[发明专利]五氧化二钒与rGO共包覆梯度三元正极材料及制备方法

权利要求书

1.一种五氧化二钒与rGO共包覆梯度三元正极材料，其特征在于：所述正极材料是由五氧化二钒和rGO内外两层包覆镍钴锰酸锂形成的球形核壳结构颗粒；所述镍钴锰酸锂与五氧化二钒和rGO的质量比为1:0.01～0.05:0.01～0.05；所述镍钴锰酸锂的化学式为LiNi_xCo_yMn_(1-x-y)O₂，其中0.70≤x≤0.90，0.05≤y≤0.2，1-x-y＞0。

2.根据权利要求1所述五氧化二钒与rGO共包覆梯度三元正极材料，其特征在于：所述镍钴锰酸锂为全梯度材料，镍元素的含量从镍钴锰酸锂的中心至表面逐渐降低，锰元素的含量从镍钴锰酸锂的中心至表面逐渐升高，钴元素的含量在镍钴锰酸锂中均匀分布；所述五氧化二钒与rGO共包覆梯度三元正极材料的平均粒径为3～7 μm；所述五氧化二钒包覆层的平均厚度为1～5 nm；所述rGO包覆层的平均厚度为1～5 nm。

3.一种如权利要求1或2所述五氧化二钒与rGO共包覆梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将低镍含量镍钴锰溶液泵入装有高镍含量镍钴或镍钴锰溶液的容器中，搅拌形成混合溶液，与此同时，将该混合溶液泵入装有氨水溶液的反应釜中，并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的pH值，通入保护气氛下，加热搅拌并进行共沉淀反应后，搅拌陈化，过滤，洗涤，干燥，得全梯度镍钴锰氢氧化物前驱体；

（2）将步骤（1）所得全梯度镍钴锰氢氧化物前驱体与锂源混合研磨后，在氧化气氛下，进行两段式烧结，冷却至室温，得全梯度镍钴锰酸锂材料；

（3）将步骤（2）所得全梯度镍钴锰酸锂材料和钒源加入有机溶液中，超声分散，加热搅拌至蒸干，烧结，冷却至室温，得五氧化二钒包覆全梯度镍钴锰酸锂材料；

（4）将步骤（3）所得五氧化二钒包覆全梯度镍钴锰酸锂材料与rGO转动搅拌后，烘干，得五氧化二钒与rGO共包覆梯度三元正极材料。

4.根据权利要求3所述五氧化二钒与rGO共包覆梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述低镍含量镍钴锰溶液的加料速度为30～70 mL/h；所述混合溶液的加料速度为80～120 mL/h；所述低镍含量镍钴锰溶液中，镍、钴、锰离子的总摩尔浓度为0.3～3.0mol/L，镍、钴、锰的摩尔比为3～8:1:＞0～2；所述高镍含量镍钴或镍钴锰溶液中，镍、钴、锰离子的总摩尔浓度为0.3～4.0mol/L，镍、钴、锰的摩尔比为8～9:0.5～1:0～1；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或镍钴锰溶液的镍含量；反应釜中氨水溶液、氢氧化物沉淀剂溶液、低镍含量镍钴锰溶液与高镍含量镍钴或镍钴锰溶液的体积比为0.1～10:1～2:1:1；所述氨水溶液的摩尔浓度为1.0～7.0 mol/L；用氨水调节反应体系氨水浓度保持在1.0～7.0 mol/L；用于调节反应体系氨水浓度的氨水的质量浓度为25～28%；用氢氧化物沉淀剂溶液调节反应体系的pH值保持在10～12；所述氢氧化物沉淀剂溶液的摩尔浓度为1.0～7.0 mol/L；所述低镍含量镍钴锰溶液和高镍含量镍钴锰溶液为可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐的混合溶液，所述高镍含量镍钴溶液为可溶性镍盐和可溶性钴盐的混合溶液；所述可溶性镍盐为硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍或氯化镍，及其水合物中的一种或几种；所述可溶性钴盐为硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴或氯化钴，及其水合物中的一种或几种；所述可溶性锰盐为硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰或氯化锰，及其水合物中的一种或几种；所述氢氧化物沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂，及其水合物中的一种或几种。

5.根据权利要求3或4所述五氧化二钒与rGO共包覆梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述保护气氛为氮气气氛和/或氩气气氛；所述共沉淀反应的搅拌速度为800～1200 r/min，温度为30～70 ℃，时间为30～50 h；所述陈化的温度为30～70 ℃，时间为8～24 h；所述洗涤为用去离子水与乙醇分别先后交叉洗涤过滤物≥6次；所述干燥的温度为80～100 ℃，时间为12～24 h。