(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111613278.2 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 湖南海利锂电科技股份有限公司 地址 410000 湖南省长 沙市长沙高新开发 区岳麓西大道18 89号 (72)发明人 汪永斌　彭爱国　庄新娟　杨平生　 廖利斌　刘艳　 (74)专利代理 机构 长沙都创云天知识产权代理 事务所(普通 合伙) 43274 代理人 邹晨阳 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种高电压型镍锰二元正极材料及其制备 方法和应用 (57)摘要 本发明适用于锂离子电池技术领域， 提供了 一种高电压型镍锰二元正极材料及其制备方法 和应用， 该制备方法包括以下步骤： (1)制备球形 的锰包覆镍 型镍锰二元前驱体S； (2)制备锆掺杂 的高比表面积、 高活性的催化剂型掺杂物P； (3) 将镍锰二元前驱体S、 锂源以及高比表面积催化 剂型掺杂物P按照一定比例混合均匀后， 进行一 次煅烧， 并经自然冷却、 破碎和过筛后， 得到 所述 掺杂了铌、 锆和磷的高电压型镍锰二元正极材 料。 本发明实现原位固相反应并均匀掺杂铌、 锆 和磷三种元素， 充分利用不同元素之间的协同作 用， 大大增强了材 料在高电压下的结构稳定性。 权利要求书2页 说明书11页 附图1页 CN 114349072 A 2022.04.15 CN 114349072 A 1.一种高电压型镍锰二元正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)制备球形的锰包覆镍型镍锰二元 前驱体S； (2)制备锆掺杂的高比表面积、 高活性的催化剂型掺杂物P； (3)将镍锰二元前驱体S、 锂源以及催化剂型掺杂物P按照一定的比例混合均匀后， 进行 一次煅烧， 并经自然冷却、 破碎和过筛后， 得到所述掺杂了铌、 锆和磷的高电压型镍锰二元 正极材料。 2.根据权利要求1所述的一种高电压型镍锰二元正极材料的制备方法， 其特征在于： 所 述镍锰二元正极材 料属于改性尖晶石型镍锰酸锂， 其分子式可表示 为： LiaNi0.5Mn(1.5 ‑x‑y)NbxZryO(4 ‑z)(PO4)z， 其中： 1.00≤a≤1.10； 0.005≤x≤0.03； 0.01≤y≤ 0.03； 0.005≤z≤0.03。 3.根据权利要求1所述的一种高电压型镍锰二元正极材料的制备方法， 其特征在于： 所 述镍锰二元 前驱体S的制备 方法， 包括以下步骤： (1)将高纯可溶性锰盐(硫酸锰、 氯化锰或硝酸锰中的一种)， 用去离子水配置Mn2 +浓度 为0.5～1.2mol/L的溶液， 过滤备用， 采用氢氧化钠溶液， 以去离子水配置成0.8～1.5mol/L 的溶液， 过滤备用； (2)在密闭容器和氮气保护氛围中， 将上述锰盐溶液缓慢滴加到氢氧化钠溶液中， 控制 加料时间为15～40mi n， 反应完成后， 经 过滤、 洗涤得到氢 氧化锰； (3)将粒径D50＝4～6μm的电池级球形氢氧化镍用去离子水配置成浓度为50～100g/L 悬浮液， 以氢氧化钠溶液调节溶液pH值为7～8， 控制一定的搅拌速度， 将上述氢氧化锰缓慢 加入到氢氧化镍悬浮液中， 同时通入空气氧化， 控制空气流量为0.3～0.5 m3/h， 反应温度为 20～80℃， 反应时间为8～24h， 使生成的四氧化三锰均匀包覆在球形氢氧化镍表面， 过滤、 洗涤和烘干后， 得到球形的锰包覆镍型镍锰二元 前驱体， 其颗粒D5 0为9.0～10.5 μm。 4.根据权利要求1所述的一种高电压型镍锰二元正极材料的制备方法， 其特征在于： 所 述锆掺杂的高比表面积、 高活性的催化剂型掺杂物P的制备 方法， 包括以下步骤： (1)将粒径为3 ‑5 μm的磷酸氧铌粉末， 用去离子水配置成悬浮液， 浓度 为3～20g/L， 超声 分散10～20min， 得到均匀的磷酸氧铌溶液备用； 将醋酸锆溶液以醋酸溶液配置成60～ 100g/L的溶 液备用； (2)在搅拌条件下将上述醋酸锆溶液缓慢滴加到磷酸氧铌悬浮液中， 以氨水维持反应 体系的pH为7， 控制反应温度20～60℃， 加料时间30～60min， 加料完成后， 继续反应30min， 过滤、 洗涤和烘干， 所得催 化剂型掺杂物的前驱体在550～700℃下烧 结6～8h， 自然冷却， 粉 碎， 控制颗粒D5 0为2～4 μm， 得到 锆掺杂的高比表面积、 高活性的催化剂型掺杂物P。 5.根据权利要求1或4所述的一种高电压型镍锰二元正极材料的制备方法， 其特征在 于： 所述催化剂型掺杂物P的前驱体是磷酸氧铌表面均匀包覆了一层氢氧化锆， 所述催化剂 型掺杂物P的比表面积＞3 50m2/g， 锆的掺杂量 为0.40％～7.5 0％。 6.根据权利要求1所述的一种高电压型镍锰二元正极材料的制备方法， 其特征在于： 所 述锂源为电池级碳酸锂或氢氧化锂中的一种， 所述锂和镍锰总金属的摩尔比例控制为： Li: (Ni+Mn)＝0.51～0.55， 所述催化剂型掺杂物P的添加质量为镍锰二元前驱体S质量的 0.710％～4.25 0％。 7.根据权利要求1所述的一种高电压型镍锰二元正极材料的制备方法， 其特征在于： 所权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114349072 A 2述步骤中， 一次煅烧的温度为85 0～880℃， 保温时间12 ～22h， 空气鼓风 量10～20m3/h。 8.一种如权利要求1～7中任一项所述制备 方法制得的高电压型镍锰二元正极材 料。 9.根据权利要求8所述的一种高电压型镍锰二元正极材料， 其特征在于： 所述镍锰二元 正极材料在5.0V的截止电压下， 1C克容 量为138.6～142.6mAh /g， 100次容量保持率＞9 9％。 10.一种如权利要求8 或9中任一项所述的高电压型镍锰二元正极材料在制备锂离子电 池中的应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114349072 A 3