[发明专利]一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料，其特征在于，该正极 材料的结构式为LiNi_xCo_yMn_zO₂LiNi_aCo_bMn_cO₂，其中0.7≤x≤1.0,0.1≤y≤0.3, 0.05≤z≤0.1，0.4≤a≤0.5,0.1≤b≤0.3,0.25≤c≤0.3,x+y+z＝1,a+b+c＝1；

该正极材料形状为球形，结构为核壳型，从内核核心到外壳表面过程中， 镍钴锰含量呈线性浓度梯度分布，镍含量逐渐降低，钴含量不变或呈逐渐增加 趋势，锰含量逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：分别配制总浓度均为1～4mol/L含有镍盐、钴盐和锰盐的溶液A 和溶液B；

步骤二：将溶液B滴加到溶液A中并混合均匀，将混合均匀后的溶液再加 入到反应釜中，同时将碱溶液和络合剂溶液也加入到反应釜中，且在反应过程 中调节反应的pH值为8.0～12.0、反应温度为40～60℃、搅拌速度为300～1200 r/min、惰性气体流速为10～200L/h，控制溶液A和溶液B的滴加速度，保证 二者能够同时滴加结束，同时停止碱溶液及络合剂溶液的滴加，得到反应溶液；

步骤三：将步骤二得到的反应溶液恒温陈化10～24h后进行固液分离，经 洗涤干燥，得到锂离子电池正极材料的前驱体；

步骤四：将步骤三得到的锂离子电池正极材料的前驱体和锂源置于气氛炉 中进行分段通气烧结，首先从室温升温至300～550℃，保温3～6h，随后升温至 600～750℃，保温10～20h，最后升温至800～1000℃，保温10～20h，整个烧结 过程通气，烧结结束后随气氛炉自然冷却至室温，即可得到具有高镍系全浓度 梯度锂离子电池正极材料。

3.根据权利要求2所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，所述溶液A中镍、钴和锰三种元素的比例为：0.7～ 1.0：0～0.5：0～0.5。

4.根据权利要求2所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，所述溶液B中镍、钴和锰三种元素的比例为：0.1～ 0.5：0～0.5：0.25～1.0。

5.根据权利要求2所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，所述镍盐为硫酸镍盐、盐酸镍盐、硝酸镍盐和醋酸 镍盐中的一种或多种；所述钴盐为硫酸钴盐、盐酸钴盐、硝酸钴盐和醋酸钴盐 中的一种或多种；所述锰盐为硫酸锰盐、盐酸锰盐、硝酸锰盐和醋酸锰盐中的 一种或多种。

6.根据权利要求2所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，所述的碱溶液浓度为2～8mol/L；络合剂溶液的浓 度为1～12mol/L。

7.根据权利要求2所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳 酸钠、碳酸氢钠、和碳酸钾中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，所述络合剂溶液为氨水、草酸、柠檬酸和乙二胺四 乙酸二钠中的一种或多种。

9.根据权利要求2所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂和草酸锂中 的一种或多种。

10.根据权利要求2所述的一种具有高镍系全浓度梯度锂离子电池正极材料 的制备方法，其特征在于，所述步骤四烧结过程的升温速率为1～5℃/min。