[发明专利]制取具有成分梯度特性的材料的方法及在电池中的应用

权利要求书

1.一种用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

以锂源与制得的前驱体共混后，先从室温以2℃/min～10℃/min升至300℃～600℃并保持，烧结5小时～18小时后，随炉冷却，再从室温以2℃/min～10℃/min升至在600℃～1200℃并保持，烧结5小时～18小时，即得；

所述的锂源选自于碳酸锂、硝酸锂和氢氧化锂之一种或几种；

所述的前驱体具有成分梯度特征。

2.根据权利要求1所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述的锂源与所述的前驱体以摩尔比1.01～1.1共混。

3.根据权利要求1所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述的材料具有成分梯度特征。

4.根据权利要求3所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述的材料从内向外呈现富镍至贫镍的梯度。

5.根据权利要求1所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述的先制得具有Ni_xCo_yMn_zM_1-x-y-z(OH)₂所示名义成分的前驱体，其中M是微量元素；x、y和z独立选自0到1任意数，且x、y和z之和为0.8～1.0。

6.根据权利要求5所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述的微量元Cr、Mg、Al、Ti、Zr、Zn、Ca、Nb和W之一种或几种。

7.根据权利要求5所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述的前驱体具有由内而外呈放射状的一次颗粒。

8.根据权利要求7所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述一次颗粒由表及里呈现贫镍至富镍的梯度。

9.根据权利要求5所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述前驱体的粒径分布D50为5微米至15微米。

10.根据权利要求5所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于制取所述的前驱体方法包括：

将第一金属盐溶液盛于容器中，再将第二金属盐溶液加入所述的第一金属盐溶液中，同步地，将所述的容器中的溶液和氨水加入反应釜中共沉淀，反应过程中保持pH9～13，制得；

所述的共沉淀的反应总时间T_total可由下式II计算得出：

式中，

V_M1表示第一金属盐溶液的起始体积；

V_M2表示第二金属盐溶液的起始体积；

U_M1(t)表示容器中的金属盐溶液向反应釜的进料速率；

t表示反应用时。

11.根据权利要求10所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述的容器中溶液加入所述反应釜时各元素的即时溶液成分可由下式I计算得出：

式中，

element表示Ni、Co、Mn、Cr、Mg、Al、Ti、Zr、Zn、Ca、Nb和W之一种金属元素；

C_element-M1表示第一金属盐溶液中所含此种金属元素的起始浓度；

C_element-M2表示第二金属盐溶液中所含此种金属元素的起始浓度；

U_M2(t)表示第二金属盐溶液进料速率；

C_element(t)表示此种金属元素在即时溶液中的浓度。

12.根据权利要求10所述的用于电池正极的材料的制备方法，其特征在于所述反应釜的搅拌速率为800rpm～1,300rpm。