[发明专利]一种嵌锂金属氧化物及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种嵌锂金属氧化物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、将含镍金属和/或含镍金属氧化物、氧化剂Ⅰ、水和络合剂在电导率≥200uS/cm、氧化还原电位ORP值≤100mv、络合剂浓度为3~50g/L的条件下进行化学腐蚀结晶反应，反应结束后将所得反应产物进行磁选得到磁性颗粒和浆料，再将所述浆料进行固液分离得到固体颗粒和滤液，之后将所述固体颗粒洗涤干燥后得到含镍金属氢氧化物；

S2、将含镍金属氢氧化物在氧化性气氛中于180~350℃下预烧结2~10小时，得到含镍前驱体；

S3、将所述含镍前驱体与碱金属化合物、氧化剂Ⅱ和水以及添加剂混合后进行嵌锂反应，所述碱金属化合物中至少包括锂化合物，使得碱金属离子嵌入含镍前驱体中形成固溶态金属盐，嵌锂反应结束后进行固液分离，所得固体产物煅烧，得到嵌锂金属氧化物；所述添加剂选自钛、铝、镁、锆、钨、钇、钽、铌金属化合物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种嵌锂金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述氧化剂Ⅰ和水的用量使得含镍金属和/或含镍金属氧化物转化为含镍金属氢氧化物；所述含镍金属为镍以及钴、锰、铝、锆、钛和钨中至少一种的混合物，所含镍金属氧化物为氧化镍以及氧化钴、氧化锰、氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化钨中至少一种的混合物；所述氧化剂Ⅰ选自硝酸、氧气、空气、氯酸钠、高锰酸钾和双氧水中的至少一种；所述络合剂选自氨水、硫酸铵、氯化铵、乙二胺四乙酸和硝酸铵中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种嵌锂金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述电导率为200~50000uS/cm；所述电导率通过往反应体系中加入盐得以控制，所述盐选自钠和/或锂的硫酸盐、氯化盐和硝酸盐中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种嵌锂金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述化学腐蚀结晶反应为连续式反应或者间歇式反应；所述化学腐蚀结晶反应过程中，搅拌强度为输入功率0.1~1.0kw/m²·h，反应体系中金属离子浓度为1~30g/L，络合剂浓度为3~50g/L，pH值为6~12，反应温度为20~90℃，反应时间为10~150h；所述磁选为间歇式磁选或连续式磁选，磁选强度为100~5000Gas。

5.根据权利要求1所述的一种嵌锂金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S1中，该方法还包括将磁性颗粒、滤液和洗涤水均返回至化学腐蚀结晶反应体系中，并补充结晶过程中消耗的水。

6.根据权利要求1所述的一种嵌锂金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述碱金属化合物中含有50~100wt%的锂化合物以及0~50wt%的钾化合物、钠化合物和镁化合物中的至少一种；所述锂化合物选自氢氧化锂、乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂和碳酸氢锂中的至少一种，所述钾化合物选自氢氧化钾、乙酸钾、硝酸钾、硫酸钾和碳酸氢钾中的至少一种，所述钠化合物选自氢氧化钠、乙酸钠、硝酸钠、硫酸钠和碳酸氢钠中的至少一种，所述镁化合物选自氯化镁、氢氧化镁、乙酸镁、硝酸镁、硫酸镁和碳酸氢镁中的至少一种；所述氧化物Ⅱ选自双氧水、锰酸盐和氯酸盐中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种嵌锂金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述含镍前驱体中的镍、氧化剂Ⅱ、水和添加剂的摩尔比为1:(0.5~4):(0.5~4):(0~0.2)；所述含镍前驱体和碱金属化合物的Li/Ni摩尔比为(0.9~1.3):1。

8.根据权利要求1所述的一种嵌锂金属氧化物的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述嵌锂反应的条件包括反应温度为20~90℃，反应压力为0.1~50MPa，反应体系中碱金属离子浓度为0.1~6mol/L，搅拌强度为输入功率0.1~1.6kw/m²·h，反应时间为3~60h；所述煅烧的条件包括煅烧温度为200~900℃，煅烧时间为1~40h，煅烧气氛为空气气氛或氧气气氛。