[发明专利]掺杂四价阳离子的镍钴锰三元材料的制备方法

摘要

本发明涉及掺杂四价阳离子的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于所述的掺杂四价离子化合物为四氯化锆、氧氯化锆、二氧化锆、碳酸锆、碱式氯化锆、醋酸锆、碳酸锆铵、亚磷酸硝酸锆、Ge(OH)2、Ge(OH)4、氧化锗、氯化锗或硝酸锗。将镍、钴、锰和掺杂四价离子的化合物混合，通过湿磨、加氨水、加锂的化合物、陈化、干燥等步骤制备干燥的前驱物，再将干燥的前驱物置于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四价离子的三元正极材料。

主权项

掺杂四价阳离子的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于按照镍、钴、锰、锂、掺杂四价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、锂的化合物和掺杂四价M离子的化合物；将镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物和掺杂四价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1～50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pH 9.5～12.5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60～90℃温度区间的任一温度陈化5～48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180～280℃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180～280℃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掺杂四价阳离子的三元正极材料；所述称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和掺杂四价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、掺杂四价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)：(0.17～0.22)：(0.20～0.30) ： (0.001～0.10) ，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；或(0.57～0.62)：(0.17～0.22)：(0.10～0.19)：(0.001～0.06) ，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；或(0.77～0.82)：(0.06～0.10)：(0.05～0.10)：(0.001～0.05)，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15%；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；所述的逐温区升温法如下进行：将干燥的前驱物3置于富氧空气或纯氧气氛中，按照0.01～5℃/温区的加热速度从室温温区加热至770～880℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得掺杂四价阳离子的三元正极材料。