[发明专利]一种梯度掺杂的锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种梯度掺杂的锂离子电池正极材料，结构式为Li_1+αNi_xCo_yMn_1-x-y-zM_zO₂，其中0≤α≤0.2，0.3≤x≤1.0，0≤y≤0.475，0<z≤0.35，以上结构式中，M元素选自Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Zr、W、Mo、B、Y、La元素的一种或多种之组合，其特征在于：从材料颗粒表面到材料颗粒内部，掺杂元素M的浓度呈梯度变化；材料颗粒表面，M元素浓度较高，Ni元素浓度较低，甚至不含Ni元素；材料颗粒内部，Ni元素浓度较高，M元素浓度较低，甚至不含M元素。

2.权利要求1所述的梯度掺杂的锂离子电池正极材料的制备方法，包含以下步骤：

(1)将含有Ni元素、Co元素和Mn元素的前驱体与锂源混合，得到待烧结混合物；

(2)将步骤(1)所述待烧结混合物烧结后得到中间产品A；

(3)将中间产品A浸渍于M元素的溶液中，并使中间产品A与M元素的溶液均匀混合得到固液混合物，上述固液混合物干燥后得到表面覆载有M元素的中间产品A；

(4)将上述表面覆载有M元素的中间产品A与锂源混合，烧结后得到梯度掺杂的锂离子电池正极材料。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述锂源与所述含有Ni元素、Co元素和Mn元素的前驱体的摩尔比满足以下关系：0.9≤Li:含有Ni元素、Co元素和Mn元素的前驱体_Ni+Co+Mn+M≤1.02；步骤(4)中所述锂源与覆载有M元素的中间产品A的摩尔比满足以下关系：0.1≤Li:中间产品A_Ni+Co+Mn+M≤0.5。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述含有Ni元素、Co元素和Mn元素的前驱体为氧化物、氢氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、硝酸盐中的一种或多种化合物之组合。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(4)中所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、草酸锂、醋酸锂中的一种或多种之组合。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中烧结温度控制在500～1000℃，烧结时间2～20h；步骤(4)中烧结温度控制在700～1200℃，烧结时间0.5～10h。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述M元素的溶液，其溶质选自含有M元素的草酸盐、醋酸盐、硝酸盐、铵盐、氟化物，或含有M元素的醇盐、酯盐，或以上物质的多种之组合。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述M元素的溶液，其溶剂选自水和碳原子数为1～8的醇类、酮类中的一种或多种之组合。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述干燥操作，包括搅拌蒸发、喷雾干燥。