[发明专利]一种高性能锰酸锂梯度正极材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能锰酸锂梯度正极材料是由锰源物质、锂源物质、掺杂剂M和包覆材料组成，其中LiMn的摩尔比为0.46～0.65，掺杂剂M的掺量占锰酸锂的0.01～10 wt%，包覆材料的掺量占锰酸锂的0.01～20 wt%。本发明通过掺杂提高了锰酸锂的结构稳定性，通过包覆实现材料浓度的梯度变化，充分的发挥了包覆的作用，稳定了物质的结构，提高了循环性能和高温性能，其放电比容量可以达到110 mAh/g以上，高温45℃经100个循环容量保持率达94%以上，60℃容量保持率达92%以上，70℃容量保持率达89%以上。

主权项

一种高性能锰酸锂梯度正极材料的制备方法，其特征在于：所述高性能锰酸锂梯度正极材料是由锰源物质、锂源物质、掺杂剂M和包覆材料制备而成，其中Li：Mn的摩尔比为0.46～0.65，掺杂剂M的掺量占锰酸锂的0.01～10wt％，包覆材料的掺量占锰酸锂的0.01～20wt％；所述制备方法包括如下步骤：A、基层改性锰酸锂原料的准备：将锰源物质、锂源物质、掺杂剂M按照一定的比例混合均匀，混合方法为湿式混合或干式混合，其中Li：Mn的摩尔比为0.46～0.65，掺杂剂M的掺量占锰酸锂的0.01～10wt％，所述锰源物质选自为二氧化锰、四氧化三锰、氢氧化锰的一种或者多种的混合物，D50在2～30μm之间，所述锂源物质为氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂中的一种或多种的混合物，所述掺杂剂M选自含掺杂阳离子、掺杂阴离子或掺杂阳离子与掺杂阴离子的混合物，包括掺杂的阳离子化合物为第一过渡元素：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、第二过渡元素：Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、碱土元素：Be、Mg、Ca、Sr、Ba和稀土元素：La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的氧化物、卤化物、氢氧化物、金属有机物、碳酸盐、碱式碳酸盐、草酸盐、磷酸盐、硅酸盐、柠檬酸盐、水杨酸盐、乙酸盐、甲酸盐或与其他金属元素的复合氧化物的一种或者多种的混合物，包含掺杂的阴离子化合物选自F、B元素的金属化合物的一种或者多种的混合物；B、包覆处理：将步骤A中的物质进行包覆，包覆材料为N物质和锂源物质的混合物，其中，Li与物质N中的金属元素的摩尔比为0.95～1.2，包覆材料的总掺量为锰酸锂的0.01～20wt％，包覆层所用材料的D50应控制在0.01～5μm之间，包覆方法为干式包覆、湿式包覆或共沉淀包覆法，包覆材料中的物质N为NixCoyMnzM′，x+y+z＝1、V、Mn、Co、Ni、Mo的氢氧化物、氧化物、氯化物、硼化物、氟化物、有机金属物、羟基氧化物、碳酸盐或者草酸盐中的一种或者多种，包覆总量应控制在0.01～20wt％的范围内，M′的掺量占物质N的0～10wt％；C、烧结处理：经过B处理后的物料进行烧结实验，烧结采取多段式不同温区烧结，烧结主温度控制在450～1150℃，主温区烧结时间为5～40h，烧结过程中需通入空气或者氧气，通气量控制范围为2～30m3/h，将烧结后的物料经破碎、粉碎、分级、过筛、除铁工艺处理，得到所需的锰酸锂半成品；D、水洗过程：经过烧结处理的物料进行水洗，控制其碱残余量，LiOH≤0.01wt％，Li2CO3≤0.05wt％，若经过B处理后的锰酸锂的碱残留量符合LiOH≤0.01wt％，Li2CO3≤0.05wt％，则不水洗；E、二次或多次烧结：经过一次烧结后的物料直接作为成品使用，或进行二次或多次烧结，根据产品性能要求进行，二次或二次以上烧结的条件同步骤C；所述M′选自掺杂剂M中涉及到的元素的一种或者多种。