[发明专利]一种铌掺杂锂锰铝钴复合正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种铌掺杂锂锰铝钴复合正极材料的制备方法，该材料的化学式为LiMn1-x-y-zAlxCoyNbzO2-aCla，该方法的步骤：（1）先制得金属离子混合溶液，配制KOH溶液和氨水溶液，配制含H202的NaOH溶液；将上述金属离子混合溶液、氨水溶液和KOH溶液进行反应，陈化；陈化后控制反应溶液的pH和碱度，反应结束后经洗涤、抽滤、干燥，得到前躯体；（2）将前躯体、草酸锂、氯化锂分别在研钵中磨细后混合，烘干烧结，得到产品。本发明制备的正极材料，使用湿法制备的高纯和高密度的三元复合材料的前躯体，并掺杂铌以增加其活性，然后用固相高温法在材料中掺杂氯元素，来提高材料的循环稳定性和倍率性能。

主权项

一种铌掺杂锂锰铝钴复合正极材料的制备方法，该复合正极材料的化学式为LiMn1‑x‑y‑zAlxCoyNbzO2‑aCla，其中： x=0.27‑0.3，y=0.2‑0.25，z=0.04‑0.07，a=0.03‑0.05，该方法包括如下步骤：（1）制备前躯体Mn1‑x‑y‑zAlxCoyNbzOOH按Mn∶Al∶Co：Nb＝1‑x‑y‑z∶x∶y：z的摩尔比，将氯化锰、氯化铝、硝酸钴和硝酸铌溶于热水中制成金属离子混合溶液，混合液中四种金属离子的总浓度为2‑3mol/L，配制质量分数为25‑35％的KOH溶液和15‑20％的氨水溶液，将双氧水溶于3‑5mol/L的NaOH溶液中，配制含0.5‑1mol/L H2O2的NaOH溶液； 以去离子水为底液，温度升至60‑70℃，开启搅拌，控制搅拌转速在100‑150r/min，加入氨水，调节底液PH值，PH控制在10‑11，用恒流泵将上述金属离子混合溶液、氨水溶液和KOH溶液并行加入高速搅拌的反应釜中，调节反应溶液的pH为12‑14，调节温度为60‑70℃，碱度维持在25‑35g/L，陈化时间为20‑24h； 待陈化后，在搅拌的条件下加入上述含 H2O2的NaOH溶液，控制反应溶液的pH为10‑11，调整合成反应温度为45‑60℃，碱度维持在20‑30g/L，陈化时间为10‑12h，反应结束后经洗涤、抽滤后在80‑90℃下干燥3‑4h，得到前躯体Mn1‑x‑y‑zAlxCoyNbzOOH； （2）固相烧结按前躯体Mn1‑x‑y‑zAlxCoyNbzOOH、草酸锂、氯化锂按摩尔比1‑a：1：a称取，分别在研钵中磨细后混合均匀，再加入适量水和乙二醇，继续研磨，直至混合物呈均匀细腻的泥糊状； 将泥糊状混合物于120‑150℃烘10‑15h，然后在500‑600℃预烧6‑8h后冷却研磨，再在900‑1000℃下煅烧15‑18h，得到产品。