[发明专利]掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法

权利要求书

1.掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于：按照镍、钴、锰、锂、锌离子的摩尔比x：y：z：k：m分别称取镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和锌离子的化合物；将镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物和锌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倍体积的去离子水，混合均匀，加入称取的锂的化合物，在连续搅拌的条件下滴加氨水至溶液的酸度落在pH 10.0～12.5范围内，通过混合设备混合均匀；在没有氧气的惰性气氛下于60～90℃温度区间的任一温度陈化5～48小时，冷却至室温，制得的混合物为前驱物2；将前驱物2在低于1个大气压力的真空条件下于150～260℃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150～260℃区间的任一温度制备干燥的前驱物3；将干燥的前驱物3置于氧气气氛中，采用程序升温法制得掺锌三元正极材料；

所述的称取镍化合物、钴的化合物、锰的化合物、锂的化合物和锌离子的化合物中的两种以上化合物是可溶于水的；所述的锌离子 的化合物为氧化锌、氯化锌、硝酸锌、醋酸锌、碳酸锌、氢氧化锌、碱式碳酸锌或碱式醋酸锌；

所述的镍、钴、锰、锂、锌离子的摩尔比x：y：z：k：m同时满足以下关系：

x：y：z：m = (0.45～0.51)：(0.18～0.20)：(0.28～0.30) ： (0.001～0.06) ，0.95≤k≤1.10，且x + y + z + m = 1；

或(0.55～0.61)：(0.18～0.20)：(0.18～0.20)：(0.001～0.06) ，0.95≤k≤1.10，且x+ y + z + m = 1；

或(0.75～0.81)：(0.09～0.10)：(0.09～0.10)：(0.001～0.06)，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。

2.根据权利要求1所述的掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于所述的程序升温法如下进行：将干燥的前驱物3置于氧气气氛中，按照0.1～10℃/min的速度从室温程序加热至790～880℃温度区间的任一温度，冷却至室温，制得掺锌三元正极材料。

3.根据权利要求1所述的掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于所述的镍的化合物为氢氧化镍、硝酸镍、氯化镍、碱式碳酸镍、乙酸镍或碳酸镍。

4.根据权利要求1所述的掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于所述的钴的化合物为氧化钴、氟化钴、柠檬酸钴、硝酸钴、氯化钴、乙酸钴或碳酸钴。

5.根据权利要求1所述的掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于所述的锰的化合物为氢氧化锰、碳酸锰、柠檬酸锰、硝酸锰、氯化锰或乙酸锰。

6.根据权利要求1所述的掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于所述的锂的化合物为氟化锂、柠檬酸锂、硝酸锂、氯化锂、碳酸锂、乙酸锂或氢氧化锂。

7.根据权利要求1所述的掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于所述的惰性气氛是氮气、氩气或氦气。

8.根据权利要求1所述的掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法，其特征在于所述的混合设备为球磨或砂磨设备。