[发明专利]一种三元正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种三元正极材料的制备方法，其包括如下步骤：

将镍盐、钴盐和锰盐溶于水中，混合均匀得到溶液A；所述镍盐、所述钴盐、所述锰盐的金属离子摩尔比为x：y：z，其中，x+y+z＝1，0＜x＜1、0＜y＜1、0＜z＜1；溶液A中，所述镍盐、所述钴盐和所述锰盐的总浓度为1～4mol/L；

将正硅酸乙酯和氧基硅烷类化合物溶于有机溶剂中，混合均匀得到溶液B；所述正硅酸乙酯与所述氧基硅烷类化合物的质量比为1:4～4:1；

将溶液A、碱液和氨水混合后于保护气体氛围下进行成核反应；所述碱液的摩尔浓度为1～5mol/L；所述氨水的摩尔浓度为4～10mol/L；所述溶液A、所述碱液和所述氨水的体积比为1:1:1～4:4:3；成核反应过程中，反应体系的pH值为10～13，反应温度为40～80℃，反应时间为12～24h；

成核反应结束前0.5～2h加入溶液B进行溶胶-凝胶反应，反应过程中，通过控制溶胶-凝胶反应体系为碱性，继续在保护气体氛围下反应得到前驱体浆料；进行溶胶-凝胶反应过程中，所述正硅酸乙酯和所述氧基硅烷类化合物的总质量占所述镍盐、所述钴盐和所述锰盐的总质量的1％～10％；进行溶胶-凝胶反应的时间为0.5～4h，反应温度为30～70℃；溶胶-凝胶反应过程中，通过添加氨水和/或氢氧化钠控制溶胶-凝胶反应体系为碱性，反应体系的pH值为9～13；

对前驱体浆料过滤得到的固体物进行洗涤干燥后得到前驱体；

将前驱体与锂源混合后进行烧结处理，得到该三元正极材料；所述锂源与所述前驱体的摩尔比值为1.01～1.08；进行烧结处理的温度为720～1000℃，烧结处理过程的升温速度为3～5℃/min，烧结处理的时间为10～24h；烧结处理是在氧气气氛中进行，所述氧气的气体流量为20～100mL/min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述氧基硅烷类化合物包括甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和三甲基乙氧基硅烷中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述有机溶剂包括无水乙醇、丙酮和乙酸乙酯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述碱液包括氢氧化钠水溶液和/或碳酸钠水溶液。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，保护气体包括氮气、氩气、氦气和氖气中的一种或多种；保护气体的流速为0.1～5m³/h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，前驱体浆料经过固液分离后的固体物洗涤干燥的干燥温度200～400℃，干燥时间为1～6h。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，干燥获得的前驱体的D50为8～18μm，0.5≤(D10+D90)/D50≤1。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、磷酸锂和草酸锂中的一种或多种。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备获得的三元正极材料。

10.根据权利要求9所述的三元正极材料，其中，该三元正极材料的D50为8～20μm，0.5≤(D10+D90)/D50≤1，压实密度为3.2～3.6g/cm³，表面残碱的pH值为11.5～12.5。

11.权利要求9或10所述的三元正极材料在制备锂离子电池中的应用。