[发明专利]一种锂离子电池富锰正极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种锂离子电池富锰正极材料及其制备方法，该材料的平均组成如式：Li[Li_δMn_xNi_yCo_zM_{1‑x‑y‑z}]O₂，0.1≤δ≤0.3，0.4≤x≤0.8，0≤y≤0.2，0≤z≤0.2，M为Nb、Sm、La、Mo、Ca、Y、W、V、Mg、Fe、Zr、Ti、Zn、B、Al、Cr中的一种或多种，其中掺杂元素M的含量从颗粒核心到表面持续增大。本发明根据碳酸盐体系下不同元素的沉淀规律进行掺杂元素优化分配，在前驱体制备过程中，通过调整不同沉淀阶段掺杂元素含量来保证材料内部晶体结构达到最优化，解决现有富锂锰基材料的电压降问题，并提升倍率性能。此过程连续可控，操作简单，成本低，适合大规模生产。

主权项

1.一种锂离子电池富锰正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）采用可溶性的Ni、Co、Mn过渡金属盐为原料，按照一定比例配制过渡金属盐混合溶液，加入原料罐，并通过外加不同浓度的过渡金属盐溶液的方式调整材料中各过渡金属离子的比例；（2）采用多个不同浓度的Ti溶液分罐，将不同浓度的Ti溶液加入掺杂元素总罐，通过控制Ti溶液的流速及掺杂元素总罐中液体的体积对掺杂元素总罐中的掺杂元素进行调控，进而控制材料中的Ti元素含量逐渐增大；（3）将原料罐中溶液、掺杂元素总罐中溶液与沉淀剂，以并流的方式连续加入带搅拌的反应器中，控制掺杂元素的摩尔比例呈梯度变化；控制反应器温度为30～70℃，pH值6.0～9.5，连续反应时间为5～40h；（4）将步骤（3）得到的产物取出，过滤、水洗后，进行烘干处理，得到前驱体；（5）将前驱体与一定化学计量比的锂源材料进行混料处理， 放入气氛烧结炉中进行烧结，温度控制在300~1000℃，烧结时间控制在5～40h，对烧结产物进行筛分，得到梯度掺杂富锂锰基正极材料。