[发明专利]一种长循环寿命锂蓄电池用三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种长循环寿命锂蓄电池用三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料为核壳结构的三元正极粉体组成，所述三元正极粉体包括内核和壳层，所述内核为镍钴锰三元材料，所述壳层包括相混合的氧化铝和无机固态电解质微晶，所述无机固态电解质微晶为无机氧化物固态电解质或快离子导体固态电解质，所述壳层中无机固态电解质微晶嵌合固定于氧化铝中，且所述无机固态电解质微晶单独或组合构建离子导通通道，所述离子导通通道连通壳层的外表面和内核的外表面；

所述内核直径为3~10μm，所述壳层厚度为0.2~1μm；

所述无机固态电解质微晶的粒度与壳层厚度之比为0.65~1；

所述壳层中无机固态电解质微晶与氧化铝的质量比为1~2；

所述三元正极材料的壳层制备过程如下：

将氧化铝前驱体和水混合配成氧化铝前驱体溶液，所述氧化铝前驱体为乙酸铝，硝酸铝，硫酸铝中的一种或几种，所述氧化铝前驱体溶液中铝元素的浓度为3～10 wt％；

镍钴锰三元材料粉体和无机固态电解质微晶加入到制得的氧化铝前驱体溶液中，然后加入的柠檬酸和乙二醇，形成混合的悬浊液，柠檬酸和乙二醇在悬浊液中质量分数均为0.5~1 wt%；再向悬浊液中加入氨水，调节pH值至9~10，滴加完成后80℃加热搅拌，直至形成前驱体凝胶，前驱体凝胶中镍钴锰三元材料的质量份数为70~94份，无机固态电解质微晶的质量份数为3~20份，由氢氧化铝等效转化而来的氧化铝的质量份数为3~10份；

将制得的前驱体凝胶先在空气气氛下150~200℃烧结2 h，再在氮气气氛下500~700℃烧结4 h。

2.根据权利要求1所述的一种长循环寿命锂蓄电池用三元正极材料，其特征在于，所述无机固态电解质微晶为Li_1+xAl_xGe_2-x(PO₄)₃(LAGP)，0＜x≤0.5、Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃(LATP)，0＜x≤0.5中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的一种长循环寿命锂蓄电池用三元正极材料，其特征在于，所述内核为镍钴锰三元单晶材料。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种长循环寿命锂蓄电池用三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1：将镍钴锰三元材料采用球磨机球磨，直至粒径达到3~10 μm，得到镍钴锰三元材料粉体；

S2：将无机固态电解质采用球磨机球磨，直至粒径达到小于1 μm，得到无机固态电解质微晶；

S3：将氧化铝前驱体和水混合配成氧化铝前驱体溶液，所述氧化铝前驱体为乙酸铝，硝酸铝，硫酸铝中的一种或几种，所述氧化铝前驱体溶液中铝元素的浓度为3～10 wt％；

S4：将S1制得的镍钴锰三元材料粉体和S2制得的无机固态电解质微晶加入到S3制得的氧化铝前驱体溶液中，然后加入的柠檬酸和乙二醇，形成混合的悬浊液，柠檬酸和乙二醇在悬浊液中质量分数均为0.5~1 wt%；再向悬浊液中加入氨水，调节pH值至9~10，滴加完成后80℃加热搅拌，直至形成前驱体凝胶，前驱体凝胶中镍钴锰三元材料的质量份数为70~94份，无机固态电解质微晶的质量份数为3~20份，由氢氧化铝等效转化而来的氧化铝的质量份数为3~10份；

S5：将S4制得的前驱体凝胶先在空气气氛下150~200℃烧结2 h，再在氮气气氛下500~700℃烧结4 h，即得到一种长循环寿命锂蓄电池用三元正极材料。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种长循环寿命锂蓄电池用三元正极材料在固态锂蓄电池中的应用。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种长循环寿命锂蓄电池用三元正极材料在固液混合锂蓄电池中的应用。