[发明专利]一种核壳结构高镍三元正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，以该方法制备的高镍三元正极材料的化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，0.6≤x≤0.9，且x+y+z=1，所述方法包括以下步骤：

步骤1）：制备镍钴锰的摩尔浓度比为x:y:z的高镍混合盐液A和镍钴锰的摩尔浓度比为a:b:c的低镍混合盐液B，其中，x+y+z=1，0.7≤x≤0.9；a+b+c=1，0.3≤a≤0.6；

步骤2）：将高镍混合盐液A、碱性溶液和络合剂分流泵入到反应釜内，同时通入惰性气体保护，控制反应体系的pH，生成高密实颗粒，粒度D50达到d1时，取出一定量作为晶种继续合成，此时需调整反应体系的pH，使得后续反应以颗粒生长占主导地位；当粒度D50达到d2时，将低镍混合盐液B通过计量泵以一定流速v1通入到一定体积V1的混合盐液A中，同时将AB的混合盐液以v2的流速泵入反应釜继续合成，以此进料方式实现反应釜内溶液浓度发生连续改变；此时在颗粒表面形成镍含量从内到外逐渐降低的过渡层；当混合盐液AB消耗完毕，将反应盐液完全切换为B盐液继续合成，形成外层低镍包覆层；其中，晶种尺寸d1为3~6μm，高镍核心尺寸d2为7~10μm，混合盐液B通入到混合盐液A中的流速v1为3~20mL/min，混合盐液A的体积V1为3~20L；

步骤3）：反应停止后，将产物进行压滤水洗、烘干、过筛和除铁，得到具有过渡层的核壳结构高镍三元前驱体；

步骤4）：将前驱体和锂源混合，在合适的气氛下进行烧结，得到具有过渡层的核壳结构高镍三元正极材料。

2.如权利要求1所述的一种核壳结构高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，配置混合盐液A和混合盐液B所用的镍盐为硝酸镍、醋酸镍和硫酸镍中的一种；钴盐为硝酸钴、醋酸钴和硫酸钴中的一种；锰盐为硝酸锰、醋酸锰和硫酸锰中的一种。

3.如权利要求1所述的一种核壳结构高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或者氢氧化钾溶液之一，碱性溶液浓度为4~10moL/L。

4.如权利要求1所述的一种核壳结构高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述络合剂为氨水或者铵盐溶液之一，络合剂浓度为2~8moL/L。

5.如权利要求1所述的一种核壳结构高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。

6.如权利要求1所述的一种核壳结构高镍三元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、硝酸锂或它们的水合物中的一种或多种，混合摩尔配比为Li：(Ni+Co+Mn)=1.01~1.12:1。

7.如权利要求1所述的一种核壳结构高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述烧结包括预烧阶段和高温阶段，所述预烧阶段的温度为300~700℃，保温时间为3~15h，所述高温阶段的温度为750~950℃，保温时间为2~18h。

8.如权利要求7所述的一种核壳结构高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，经过所述烧结步骤后，采用随炉冷却的方式冷却。