[发明专利]高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料，其特征在于：其化学式为：LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O₂，其中，0.70≤x≤0.85，0.05≤y≤0.20，1-x-y＞0，是由高镍初核、中层和壳层组成的核壳结构颗粒；镍元素在高镍初核中均匀分布，并从中层开始至壳层逐渐递减，钴元素在高镍初核、中层和壳层中均匀分布，锰元素从中层开始至壳层逐渐增加；所述高镍初核为LiNi_0.9Co_0.1O₂；所述高镍初核中的镍占总镍含量的摩尔百分比为12～20%；所述中层为镍钴锰氢氧化物沉淀剂共沉淀后混锂所得的镍钴锰酸锂；所述壳层为镍钴锰碳酸盐沉淀剂共沉淀后混锂所得的镍钴锰酸锂；所述高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料的平均粒径为4～8μm；所述高镍初核的平均直径为0.5～1.5μm；所述中层的平均厚度为3.0～6.5μm；所述壳层的平均厚度为1～2μm。

2.根据权利要求1所述高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料，其特征在于：所述镍含量在高镍初核、中层或壳层中，占各层镍、钴和锰总摩尔数之和的百分比为95～70%；所述锰含量在中层或壳层中，占各层镍、钴和锰总摩尔数之和的百分比分别为＞0～16%、＞16～20%。

3.一种如权利要求1或2所述高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将高镍含量镍钴溶液泵入装有氨水溶液的反应釜中，并搅拌，形成平均粒径0.5～1.5μm的高镍初核后，再将低镍含量镍钴锰溶液泵入高镍含量镍钴溶液中，混合搅拌，与此同时，将不断泵入低镍含量镍钴锰溶液的高镍含量镍钴溶液泵入已形成高镍初核的氨水溶液的反应釜中，同时用氨水调节反应体系的氨水浓度，用氢氧化物沉淀剂溶液调节反应体系pH值，搅拌进行共沉淀反应，至颗粒粒径生长至3～7μm，得前驱体核材料，继续进行上述操作，仅将氢氧化物沉淀剂溶液替换为碳酸盐沉淀剂溶液用于调节反应体系的pH值，搅拌进行共沉淀反应，至低镍含量镍钴锰溶液和高镍含量镍钴溶液加料完毕，得含有前驱体核壳层材料的溶液；

（2）将步骤（1）所得含有前驱体核壳层材料的溶液搅拌进行陈化，过滤，洗涤，干燥，得高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料前驱体；

（3）在步骤（2）所得高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料前驱体中，加入锂源，研磨，预烧后，烧结，得高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料。

4.根据权利要求3所述高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料，其特征在于：步骤（1）中，所述高镍含量镍钴溶液以及不断泵入低镍含量镍钴锰溶液的高镍含量镍钴溶液的加料速度为40～120mL/h，所述低镍含量镍钴锰溶液的加料速度为20～60mL/h；所述高镍含量镍钴溶液中，金属离子的浓度为1～3mol/L，Ni占总金属离子的摩尔百分比为70～95%，Co占总金属离子的摩尔百分比为5～30%，Ni、Co离子总和为100%；所述低镍含量镍钴锰溶液中，金属离子的浓度为1～3mol/L，Ni占总金属离子的摩尔百分比为60～80%，Co占总金属离子的摩尔百分比为10～30%，Mn占总金属离子的摩尔比为10～30%，Ni、Co、Mn离子总和为100%；在同一反应体系中，低镍含量镍钴锰溶液的镍含量低于高镍含量镍钴溶液的镍含量。

5.根据权利要求3或4所述高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料，其特征在于：步骤（1）中，反应釜中氨水溶液、低镍含量镍钴锰溶液与高镍含量镍钴溶液的体积比为0.1～1.0:0.8～1.2:1；所述氨水溶液的摩尔浓度为0.3～0.5mol/L；用氨水调节反应体系氨水浓度保持在0.3～0.5mol/L；用于调节反应体系氨水浓度的氨水的质量浓度为25～28%。

6.根据权利要求3或4所述高镍核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料，其特征在于：步骤（1）中，用氢氧化物沉淀剂溶液调节反应体系pH值保持在10.5～11.5；所述氢氧化物沉淀剂溶液的摩尔浓度为5～10mol/L；所述氢氧化物沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂中的一种或几种。