[发明专利]双层复合结构三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种双层复合结构三元正极材料，分子式为LiNi_xCo_1-x-yMn_yO₂，0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，其特征在于：所述正极材料为双层结构；内层为由纳米级颗粒凝集组成的疏松多孔结构；外层为由微米级粒子通过放射状定向排列堆积而包围内层的结构，所述微米级粒子的直径为0.5-5μm；

所述双层复合结构三元正极材料的制备方法，包括步骤：(1)合成内层结构：以络合剂溶液A作为底液，在惰性气体氛围中，搅拌下滴加镍钴锰盐溶液，同时滴加络合剂溶液B和沉淀剂溶液；控制反应体系pH值为10.0-13.0，反应温度为40-60℃进行反应，得到前驱体固液混合物A；(2)合成外层结构：在惰性气体氛围中，向所述前驱体固液混合物A中滴加镍钴锰盐溶液，同时滴加络合剂溶液B和沉淀剂溶液，控制反应体系pH值为9.0-12.5，反应温度为40-60℃，搅拌下进行反应，得到前驱体固液混合物B；(3)热处理：所述前驱体固液混合物B过滤并烘干得双层结构的前驱体，所述双层结构的前驱体与锂盐混合均匀，首先升温至300-550℃，保温3-8h，随后升温至600-1000℃，保温8-30h；升温和保温过程均通入空气或氧气或空气与氧气的混合气，热处理结束后继续通气至冷却至室温，得双层复合结构三元正极材料；

步骤(1)的搅拌速度为600-1000r/min，步骤(2)的搅拌速度为300-800r/min；步骤(2)搅拌速度为步骤(1)搅拌速度的0.5-0.8倍；按体积量计，步骤(2)加入镍钴锰盐溶液的体积量为步骤(1)镍钴锰盐溶液加入量的1.2-10倍。

2.如权利要求1所述双层复合结构三元正极材料，其特征在于，所述纳米级颗粒的直径为10-100nm。

3.如权利要求1所述双层复合结构三元正极材料，其特征在于，络合剂溶液A的浓度为0.1-0.8mol/L；络合剂溶液B的浓度为2-10mol/L；沉淀剂溶液的浓度为4-10mol/L；镍钴锰盐溶液的浓度为0.5-4mol/L。

4.如权利要求1所述双层复合结构三元正极材料，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)所述镍钴锰盐溶液中，镍盐、锰盐、钴盐的摩尔比为a:b:10-a-b，0＜a＜10，0＜b＜10，a+b＜10。

5.如权利要求4所述双层复合结构三元正极材料，其特征在于，步骤(3)中，所述双层结构的前驱体与锂盐的加入量满足：双层结构的前驱体中镍钴锰的总物质的量与锂的物质的量比为1:1.02-1:1.1。

6.如权利要求1所述双层复合结构三元正极材料，其特征在于，所述络合剂溶液A和络合剂溶液B均为氨水、柠檬酸水溶液、乙二胺四乙酸二钠水溶液中的一种或多种；所述沉淀剂溶液为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化锂或氢氧化钠水溶液中的一种或多种；所述镍钴锰盐溶液为镍钴锰的硝酸盐、硫酸盐、氯化盐、醋酸盐中的一种或几种；步骤(3)所述锂盐为碳酸锂、硝酸锂、氟化锂的一种或几种。

7.如权利要求1所述双层复合结构三元正极材料作为锂电池正极材料的应用。