一种La³⁺,Co³⁺,Fe³⁺,F^-共掺杂复合富锂正极材料及制备方法

摘要

一种La³⁺，Co³⁺，Fe³⁺，F^-共掺杂层-层复合富锂正极材料xLi₂MnO₃.(1-x)LiMn_0.5Ni_0.5O₂(0≤x≤0.5)，其特征在于化学计量式为xLi₂MnO₃.(1-x)Li_1-y(Mn_0.5Ni_0.5)1-m-n-pCo_mLa_nFe_pO_2-yF_y其中：0≤x≤0.5；0.01≤m≤0.05；0.01≤n≤0.05；0.01≤p≤0.05；0.01≤y≤0.06；将按照上述分子式的化学计量比将可溶性锂化合物、可溶性锰盐、可溶性镍盐、La(NO₃)₃·6H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O、可溶性铁盐和氟化锂加入到去离子水中，加入物质的量为所有金属离子总量1.2-2.0倍的酒石酸充分搅拌均匀至完全溶解；溶液经过浓缩、凝胶、干燥、研磨、分解、压片、煅烧步骤后制得，制备得到的正极材料有着优异的循环容量保持能力及倍率特性。

主权项

一种La³⁺，Co³⁺，Fe³⁺，F^‑共掺杂层‑层复合富锂正极材料xLi₂MnO₃·(1‑x)LiMn_0.5Ni_0.5O₂，0≤x≤0.5，其特征在于化学计量式为xLi₂MnO₃·(1‑x)Li_1‑y(Mn_0.5Ni_0.5)_{1‑m‑n‑p}Co_mLa_nFe_pO_2‑yF_y，其中：0≤x≤0.5；0.01≤m≤0.05；0.01≤n≤0.05；0.01≤p≤0.05；0.01≤y≤0.06；其制备过程为：按照上述化学计量式的化学计量比将可溶性锂化合物、可溶性锰盐、可溶性镍盐、La(NO₃)₃·6H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O、可溶性铁盐和氟化锂加入到去离子水中，加入物质的量为所有金属离子总量1.2‑2.0倍的酒石酸充分搅拌均匀至完全溶解；将体系的温度上升到70‑90℃持续搅拌直到70‑85％的水蒸发，这时溶液逐渐变得粘稠并形成胶冻状；将胶冻状物质在150‑200℃的烘箱中干燥20‑50小时后在研钵中研磨10‑30分钟；将得到的粉末在管式炉中以2‑10℃/分钟的速率升温到500‑600℃并在此温度下煅烧3‑6小时，冷却后取出粉末，在研钵中继续研磨10‑30分钟，用100‑300MPa的压力将粉末压成片，然后在管式炉中以2‑10℃/分钟的速率升温到850‑950℃煅烧5‑15小时，随炉冷却后得到该富锂正极材料；上述的可溶性锂化合物为LiNO₃、CH₃COOLi中的一种；可溶性锰盐为Mn(CH₃COO)₂·4H₂O、MnSO₄·H₂O中的一种；可溶性镍盐为Ni(CH₃COO)₂·4H₂O、NiSO₄·6H₂O中的一种；可溶性铁盐为Fe(NO₃)₃·9H₂O、FeCl₃·6H₂O中的一种。