[发明专利]直接沉淀制备掺杂二价阳离子的镍钴锰三元材料的方法

摘要

本发明涉及直接沉淀制备掺杂二价阳离子的镍钴锰三元材料的方法。按照镍、钴、锰、锂、掺杂二价M离子x+y+z+m=1x：y：z：m的摩尔比=0.47～0.52：0.10～0.20：0.25～0.35：0.01～0.10；或0.57～0.62：0.10～0.19：0.15～0.25：0.01～0.10；或0.77～0.82：0.05～0.10：0.05～0.13：0.01～0.10，且0.95≤k≤1.10的比例及湿磨介质混合，加入氨水和锂的化合物，经过陈化、干燥烧结等步骤，制得掺杂二价阳离子的三元材料。

主权项

直接沉淀制备掺杂二价阳离子的镍钴锰三元材料的方法，其特征在于按照镍、钴、锰、锂、掺杂二价M离子的摩尔比x：y：z：k：m分别称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和掺杂二价M离子的化合物；将镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物和掺杂二价M离子的化合物混合得到混合物1；加入混合物1的总体积的1～20倍体积的湿磨介质，混合均匀；在连续搅拌的条件下滴加氨水至溶液的pH值落在10.5～13.0范围内，加入称取的锂的化合物，通过球磨或砂磨混合设备混合均匀；在没有氧气的氮气、氩气或氦气惰性气氛下于65～95℃温度区间的任一温度陈化24～48小时，制得的混合物为前驱物2；将前驱物2在低于1个大气压力的真空条件下于160～250℃区间的任一温度加热制得干燥的前驱物3或者采用喷雾干燥的方法于150～280℃区间的任一温度制备干燥的前驱物3；将干燥的前驱物3置于氧气体积含量在30～99%范围的富氧空气或纯氧气氛中，采用程序升温法或逐温间升温法制得组成为LikNixCoyMnzM（1‑x‑y‑z）O2的三元正极材料；所述的称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和掺杂二价M离子的化合物中的两种或两种以上化合物是可溶于水的；所述的镍、钴、锰、锂、掺杂二价M离子的摩尔比x：y：z：k：m满足以下关系：x：y：z：m = (0.47～0.52)：(0.10～0.20)：(0.25～0.35) ： (0.01～0.10) ，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；或(0.57～0.62)：(0.10～0.19)：(0.15～0.25)：(0.01～0.10)，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；或(0.77～0.82)：(0.05～0.10)：(0.05～0.10) ： (0.01～0.10)，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；所述的三元材料同时满足以下特征：在XRD衍射图上的衍射峰均与JCPDS卡片09‑0063的层状α‑NaFeO2结构的特征衍射峰相吻合；材料制备的扣式半电池在0.2C倍率电流和第1充放电循环下，相对锂电极恒电流充电至4.6V比4.4V增加充电比容量的比率小于25%；样品XRD衍射图的2θ角20～25°区间没有对应JCPDS卡片27‑1252的Li2MnO3的衍射峰；所述的逐温间升温法如下进行：将干燥的前驱物3置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.2～10℃/温区的加热速度从室温温区加热至800～950℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得组成为LikNixCoyMnzM（1‑x‑y‑z）O2的三元正极材料。