[发明专利]一种球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照化学式[Li(Ni_0.5-XMn_1.5M_X)F_yO_4-y]_1-Z·[NO]_Z的化学计量比称取锂源化合物、镍盐、锰盐、M源化合物及N源氧化物，其中0≤x≤0.15、0.01≤y≤0.2、0.01≤z≤0.1、M为Mg、Cr、Ti、Co、Al、Fe、Zn、Cu元素中的一种或几种；其中锂源化合物含有摩尔比为1％-20％的LiF；NO为ZrO₂、ZnO、SiO₂中的一种或几种；将镍盐、锰盐溶液混合均匀，金属离子浓度为100～200g/L，再将络合剂溶液、沉淀剂溶液与金属盐溶液一起并流加入带有底液和保护气体的高速搅拌反应釜中，所述的底液为氨水或铵盐和抗氧化剂的混合液，在无氧的保护气体环境下加热搅拌进行沉淀反应，该沉淀反应为连续共沉淀，在进料反应的同时也出料，待充分反应后，对出料料浆进行固液分离，将固液分离后的固体物料与强碱溶液充分混合、浸泡，然后进行陈化，陈化完毕后再进行固液分离，洗涤干燥；

(2)球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备：将上述步骤(1)的产品与步骤(1)中称取的锂源化合物及M源化合物混合，混合物在高温烧结炉分别进行第一次和第二次烧结，第一次烧结后的物料粉碎分级，分级后的物料和包覆剂混合，所述的包覆剂为ZrO₂、ZnO或SiO₂，混合后的物料进行第二次烧结、退火处理即得高电压锂电池正极材料。

2.根据权利要求1所述的球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述镍锰元素的摩尔比为1:3～4,镍锰离子浓度为100～200g/L，所述的镍、锰金属盐溶液为镍、锰金属的氯化盐、硫酸盐或硝酸盐溶液；络合剂溶液为1～4mol/L氨水或铵盐溶液，所述沉淀剂为2～5mol/L氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂溶液中的一种或几种；反应釜中的底液为铵盐和抗氧化剂的混合液时，抗氧化剂为水合肼，反应釜底液中水合肼的浓度为0.5～2L/m³，pH值为9.5～12.0，温度为55～70℃。

3.根据权利要求1所述的球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中陈化所用的强碱溶液为氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化锂溶液中的一种或几种，浓度为0.5～2.5mol/L，陈化时间控制在0.5～2h,陈化温度为55-70℃。

4.根据权利要求1所述的球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的保护气体为不含氧的高纯氮气或氩气；所述的沉淀反应过程中，反应溶液的pH值控制为9.5～12.0,反应溶液的氨水浓度控制为5～20g/L，反应溶液的温度为50～70℃；沉淀反应过程通过激光粒度仪与显微镜结合对产品粒径形貌进行检测控制。

5.根据权利要求1所述的球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的步骤(1)所获得产品的金属离子与锂源化合物中的锂元素、M源化合物中M元素的摩尔比为2：1.05～1.2：0～0.15，锂源化合物为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、醋酸锂、氟化锂中的一种或几种；M源化合物为M元素的氢氧化物，氧化物或氟化物。

6.根据权利要求1所述的球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的第一次烧结温度控制为600～900℃，烧结时间为5～20h；第二次烧结温度控制为650～850℃，烧结时间为10～16h；烧结后在500～650℃退火15～30小时，退火降温速度为10～30℃/h；烧结炉为推板窑，隧道窑，轨道窑或网带炉；烧结通入气体为含氧量为21～40％的富氧气体，通气量为30～120m³/h。

7.根据权利要求1所述的球形高电压镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的包覆剂混合前物料必须粉碎，D50控制在9～15μm，包覆剂添加量为摩尔比1～10％。