[发明专利]一种高容量高稳定性的锰酸锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高容量高稳定性的锰酸锂正极材料，其特征在于：所述高容量高稳定性的锰酸锂正极材料中含有改性的锰酸锂Li_(1+p)Mn_(2-p-q)M_pO₄ 和包覆材料N，其中，Li：Mn：M摩尔比为1～1.2:1.60～1.99:0.01～0.2，包覆材料的总掺量相对于锰酸锂质量为0.01～20 wt%。

2.根据权利要求1所述的一种高容量高稳定性的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

A、制备掺杂改性的锰酸锂物质Li_(1+p)Mn_(2-p-q)M_pO₄：将锂源物质、锰源物质、掺杂剂M按照一定的比例混合均匀，混合方法为干式混合或湿式混合，其中，所述的Li_(1+p)Mn_(2-p-q)M_YO₄物质由摩尔比为1～1.2:1.60～1.99:0.01～0.2的锂源物质、锰源物质和掺杂剂M组成， 0≤ p ≤0.2，0.01≤ q ≤0.2；将混合均匀的物料进行一次烧结，一次烧结温度采取多段式不同温区烧结，烧结主温度为450～1150℃，主温区烧结时间为5～40 h，烧结过程中需通入空气或者氧气，通气量控制范围为2～30 m³/h，将烧结后的物料经破碎、粉碎、分级、过筛等工艺处理，得到所需的锰酸锂半成品；

B、水洗：将步骤A中锰酸锂进行水洗，控制其碱残余量， LiOH ≤0.01 wt%，Li₂CO₃ ≤0.05 wt%，若经过B处理后的锰酸锂的碱残留量符合LiOH ≤0.01 wt%，Li₂CO₃ ≤0.05 wt%，则可不水洗，直接进入下一步包覆处理；

C、包覆：将经过步骤B处理好的锰酸锂半成品进行包覆，包覆层为物质N或物质N′，物质N的化学式表示为：LiNi_xMn_yCo_zM′O₂，其中x+y+z=1，物质N′ 为锂源物质和掺杂物M′的混合物，包覆方法为干式包覆、湿式包覆或共沉淀包覆法；

D、加工至所需成品：当包覆物质为N时，经过步骤C包覆后的锰酸锂经分散、除铁、过筛等工艺，即得到所需的锰酸锂成品；当包覆物质为N′时，将步骤C处理后的物料进行二次烧结或二次以上烧结，烧结采取多段式不同温区烧结，烧结主温度控制在350～1080℃，主温区烧结时间为4～35 h，整个烧结过程是在空气或者氧气氛围下进行，通气量控制范围为2～30 m³/h，将烧结后的物料经破碎、分散、除铁、过筛等工艺处理，得到所需的成品。

3.根据权利要求2所述的一种高容量高稳定性的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中锰源物质选自为二氧化锰、四氧化三锰、氢氧化锰或二氧化三锰的一种或者多种的混合物，D50在2～30μm之间。

4.根据权利要求2所述的一种高容量高稳定性的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中锂源物质选自为氢氧化锂、碳酸锂、草酸锂中的一种或多种的混合物。

5.根据权利要求2所述的一种高容量高稳定性的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中掺杂剂M和步骤C和E中的M′可以选自掺杂阳离子、掺杂阴离子或掺杂阳离子与掺杂阴离子的混合物，掺杂的阳离子为第一过渡元素：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、第二过渡元素：Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、碱土元素：Be、Mg、Ca、Sr、Ba和稀土元素：La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的氧化物、卤化物、氢氧化物、金属有机物、碳酸盐、碱式碳酸盐、草酸盐、磷酸盐、硅酸盐、柠檬酸盐、水杨酸盐、乙酸盐、甲酸盐或与其他金属元素的复合氧化物的一种或者多种的混合物，掺杂的阴离子选自元素F、B的金属化合物的一种或者多种的混合物。

6.根据权利要求2所述的一种高容量高稳定性的锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤C和E中的M′掺量相对于物质N的质量为0～10 wt%。