[发明专利]一种多级核壳结构多元材料及其前驱体及它们的制备方法

权利要求书

1.一种用于锂离子电池正极材料的多级核壳结构多元材料前驱体，其特征在于，具有以下分子式组成：

(1-x)[Ni_aMn_bCo_1-a-b][OH]₂·x[Ni_mCo_nM_1-m-n][OH]₂，

其中，M为Mn、Al、Mg、Ti中的任一种元素；0.2≤x≤0.9；1/3≤a，b≤1/2；0.6≤m＜1；0≤n≤0.3；

具有多级核壳结构，包括核心部分、外壳部分和中间部分；

所述核心部分由镍含量摩尔百分比为大于60％、且小于100％的高比容量多元材料构成，所述核心部分具有的分子式为：(Ni_mCo_nM_1-m-n)(OH)₂；其中，M为Mn、Al、Mg、Ti中的一种或几种元素混合，0.6≤m＜1，0≤n≤0.3；

所述外壳部分由钴含量摩尔百分比为0～33％，镍、锰摩尔含量相同的高安全性材料构成；所述外壳部分分子式为：(Ni_aMn_bCo_1-a-b)(OH)₂；其中，1/3≤a，b≤1/2；

所述中间部分介于所述核心部分至所述外壳部分之间，中间部分具有多层由含有上述核心部分和外壳部分不同比例配置而成的材料构成；中间部分的从内到外每层材料中所含有的核心材料的比例逐步降低、而外壳材料的比例逐步升高；按照从内到外每层材料中含有的核心材料与外壳材料之比为20％～80％。

2.根据权利要求1所述的多级核壳结构多元材料前驱体，其特征在于，所述核心部分为镍含量摩尔百分比大于60％、且小于100％的多元材料，所述外壳部分镍锰摩尔含量相同，所述外壳部分钴含量摩尔百分比是材料中金属元素总摩尔含量的0.1％-33％。

3.根据权利要求1所述的多级核壳结构多元材料前驱体，其特征在于，所述中间部分是一立体结构，中间部分至少包括有四层，且每层材料内镍钴锰含量是均一不变的。

4.根据权利要求1所述的多级核壳结构多元材料前驱体，其特征在于，所述多级核壳结构材料的半径为1-20um；所述核心部分的半径为多级核壳结构材料半径的20％-80％。

5.根据权利要求1所述的多级核壳结构多元材料前驱体，其特征在于，所述中间部分中：

自核心部分向外壳部分依次分布的各层之间的镍含量逐层降低、锰含量逐层增加；

每层镍含量的降低量为核心部分镍含量的0.1％～12％，核心部分与外壳部分之间的镍含量差值变化量至少是核心部分镍含量的15％；

每层锰含量的增加量为外壳部分锰含量的0.1％～18％，核心部分与外壳部分之间的锰含量差值变化量至少是外壳部分锰含量的33％。