[发明专利]三元正极材料及该材料和其前驱体的制备方法

权利要求书

1.一种具有复合异质结构的三元前躯体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1喷雾热解法制备三元氧化物前驱体

将镍盐、钴盐和锰盐或铝盐用溶剂溶解配制成混合盐溶液A，所述混合盐溶液A经超声雾化后，由载气载入热解炉，热解得到三元氧化物前驱体，其分子式为Ni_1-x-yCo_xM_yO_z，其中0<x<1，0<y<1，0<x+y<1，1<z<1.5，M＝Mn或Al；

所述混合盐溶液A中Ni:Co:Mn或Ni:Co:Al的摩尔比＝1-x-y：x：y；

S2准备共沉淀反应晶种

将1～3g S1制备得到的Ni_1-x-yCo_xM_yO_z三元氧化物前驱体加入到共沉淀反应釜底部作为晶种，然后加入150～250ml浓度为1～4mol/L的氨水作为底液，缓慢搅拌使Ni_1-x-yCo_xM_yO_z粉末均匀分散；

S3配制共沉淀反应金属液

将镍盐、钴盐和锰盐或者铝盐用溶剂溶解配制成混合盐溶液B，作为共沉淀金属液备用；所述混合盐溶液B中Ni:Co:Mn或Ni:Co:Al的摩尔比＝1-a-b：a：b，其中0<a<1，0<b<1，0<a+b<1；

S4配制共沉淀反应碱液

所述共沉淀反应碱液由络合剂和沉淀剂按等比例混合组成，所述络合剂为氨水或铵盐加入离子水或蒸馏水后配制成的溶液，所述沉淀剂为可溶性碱用去离子水或蒸馏水溶解后配制成的溶液；

S5共沉淀反应制备具有复合异质结构的三元前躯体

在保护气体气氛下通过蠕动泵将S3配制的金属液和S4配制的碱液同时泵入S2所述共沉淀反应釜中进行共沉淀反应，调节共沉淀反应釜搅拌桨转速至300～800r/min，共沉淀反应温度为50～60℃，金属液的加入速度为0.2～2ml/min，调节碱液添加速度控制pH在10～12；2～4h共沉淀结束后将所得固液混合物采用去离子水洗涤经离心过滤分离后收集置于干燥箱内干燥,干燥后所得到的沉淀固体即为具有复合异质结构的三元前躯体，分子式为Ni_1-a-bCo_aM_b(OH)₂@Ni_1-x-yCo_xM_yO_z。

2.根据权利要求1所述的三元前躯体的制备方法，其特征在于：所述镍盐为氯化镍、硫酸镍、硝酸镍和醋酸镍中的至少一种；所述钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴和醋酸钴中的至少一钟；所述锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰和醋酸锰中的至少一种；所述铝盐为氯化铝、硫酸铝、硝酸铝和醋酸铝中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的三元前躯体的制备方法，其特征在于：所述混合盐溶液A中总金属离子浓度为0.1～5mol/L；所述混合盐溶液B中总金属离子浓度为0.5～2mol/L。

4.根据权利要求1所述的三元前躯体的制备方法，其特征在于：S1中所述载气为氧气或空气；所述载气流速为2-6L/min；所述热解温度为650～900℃。

5.根据权利要求1所述的三元前躯体的制备方法，其特征在于：S4中所述络合剂浓度为1-4mol/L；所述沉淀剂浓度为1-2mol/L；所述可溶性碱为LiOH，KOH和NaOH中的至少一种。

6.一种三元正极材料，其特征在于：具有权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的具有复合异质结构的三元前驱体。

7.一种三元正极材料的制备方法，其特征在于：将权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到的具有复合异质结构的三元前驱体与锂盐混合烧结制备即得三元正极材料。

8.根据权利要求7所述的三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述锂盐为LiOH、LiF和Li₂CO₃中的至少一种。