[发明专利]低电压应用的高容量富锂锰基正极材料及制备方法及应用

权利要求书

1.一种低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备方法，包括低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体和低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备，其特征是所述低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体的制备，包括如下方法步骤：

1）混合盐溶液制备，是将硫酸锰、硫酸镍、硫酸钴和/或硫酸锆和水按质量比置于搅拌装置中，进行充分搅拌溶解混合制备成混合盐溶液；

控制混合盐溶液中的锰镍钴的物质的量比例范围为：(0.51~0.62):(0.37~0.48):(0.00~0.02)；同时控制混合盐溶液中的硫酸锆的浓度范围为锰镍钴摩尔总量的0 - 0.8%；

2）混合碱溶液制备，于碱配料装置中，加入液碱和/或氨水，配制成混合碱溶液；控制混合碱溶液中NaOH溶液的浓度范围为4-12mol/L,NH₃水的浓度范围为0-10mol/L；

3）制备低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体，将步骤1）制备的混合盐溶液和步骤2）制备的混合碱溶液两种溶液混合后，形成反应溶液然后在加热及保护气体存在条件下进行共沉淀反应；得浆料经过滤得滤液及滤渣，滤渣清洗干净并经干燥后制得氢氧化锰镍钴，化学式为：a(Mn_xNi_yCo_z) (OH)₂·bZr(OH)₄，其中x=(0.51~0.62)，y=(0.37~0.48)，z=(0.00~0.02)，x+y+z=1，b=(0~0.8%)a，a+b=1

即为低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体；

低电压高容量富锂锰基正极材料的制备，包括如下方法步骤：

A）、将低电压应用的富锂锰基正极材料前驱体与碳酸锂按配比置于高速混合机或斜式混料机装置中，进行充分搅拌混合为混合配料；

B）、将步骤A）混合配料装于匣钵里，置于辊道窑装置中进行烧制，烧制温度为850~1100℃、保温时间为10~20h，得烧制料，将烧制料经粉碎处理后，即得到低电压高容量富锂锰基正极材料；

控制低电压应用的富锂锰基正极材料化学式：(1-b)Li_1+(1-2x)/3Ni_{x-2/yCoyMn(2-x)/3-2/y}O₂•bZrO₂，其中b=(0~0.8%)((2+2x)/3)；控制低电压应用的富锂锰基正极材料的粒度D50范围为6.00-10.00μm，比表面积范围为0.4~1.2m²/g，振实密度为1.5~2.1g/cm³；

步骤3）控制反应时间为12~40小时，反应温度为40~80℃，同时控制反应釜中氨水浓度为0.0~0.6mol/L，反应溶液pH为10.5~12.5。

2.根据权利要求1所述的低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的制备方法，其特征是步骤A）搅拌混合装匣钵,控制搅拌混合时间为40-55分钟。

3.根据权利要求1所述的方法制备的低电压应用的高容量富锂锰基正极材料的应用，其特征是应用于较低电压场景，其应用的全电池体系充电电压为4.2~4.45V范围。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征是所述低电压应用的高容量富锂锰基正极材料在全电池体系充电电压为4.2-4.45V范围时，可与其它类型的正极材料以不同比例混合使用，以发挥材料的综合性能；在全电池体系充电电压为4.4-4.45V使用时，也可单独使用。