[发明专利]镍钴锰三元材料的方法

摘要

本发明涉及两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于掺杂锌离子的化合物，或是镁、银、钠、铝、稀土或铌的氧化物、氢氧化物、草酸盐、氯化物、硝酸盐、醋酸盐、碳酸盐、碱式碳酸盐或碱式醋酸盐。将镍、钴、锰和掺杂离子的化合物混合，通过湿磨、加氨水、陈化、干燥等步骤制备前驱物。将前驱物通过预烧、与锂的化合物混合等处理，最后采用程序升温法或逐温区升温法制得掺杂镍钴锰三元材料。本发明中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；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。

主权项

两次烧结制备掺杂镍钴锰三元材料的方法，其特征在于按照镍、钴、锰、锂、掺杂离子的摩尔比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1～10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酸度落在pH 10.0～13.5范围内;在氮气、氩气或氦气的惰性气氛下于50～90℃温度区间的任一温度陈化24～48小时，制得前驱物2;将前驱物2在低于1个大气压力的真空条件下于140～270℃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140～270℃区间的任一温度制备干燥的前驱物3;将前驱物3置于空气或富氧空气气氛中，在350～850℃区间的任一温度烧结2～ 48小时制得前驱物4;将前驱物4与称取的锂的化合物通过球磨或砂磨设备混合均匀，得到前驱物5;将前驱物5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区升温法制得掺杂镍钴锰三元材料;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;所述的逐温区升温法如下进行：将前驱物5置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.1～5℃/温区的加热速度从室温温区加热至780～880℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得掺杂镍钴锰三元材料;所述的镍、钴、锰、锂、掺杂离子的摩尔比x：y：z：k：m满足以下关系：x：y：z：m = (0.45～0.51)：(0.17～0.20)：(0.27～0.30) ： (0.01～0.07)， 0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；或x：y：z：m = (0.55～0.61)：(0.17～0.20)：(0.17～0.20)：(0.01～0.07) ， 0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；或x：y：z：m = (0.75～0.81)：(0.07～0.10)：(0.07～0.10)：(0.01～0.07)，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。