[发明专利]一种锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，该锂离子电池正极材料的二次颗粒呈中空结构，包括由一次颗粒相互融合而成的单晶或类单晶壳层和壳层内的中空部分，所述锂离子电池正极材料的分子式为LiNi_xCo_yMn_1-x-y-zZ_zO₂，所述二次颗粒的中空部分体积占整个二次颗粒的0.8～50%。

2.如权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述锂离子电池正极材料的分子式中，0.2x0.95，0y0.4，0z0.05，其中Z为Al、Zr、Ti、Co、Mg、Nb、Mo、Sr、Ta、Sn、W、B和Y一种或者多种组成。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述二次颗粒的平均直径在1～6 μm之间。

4.一种锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制备沿径向存在结晶度与形貌差异的单元或多元金属的氢氧化物前驱体；

S2、将所得的氢氧化物前驱体与锂的化合物进行混合，将所得的混合物在含氧的气氛中进行两阶段烧结，即得；第一阶段烧结为快速升温，第二阶段烧结的温度大于第一阶段烧结的温度，且所述第二阶段烧结能使一次粒子熔融并相互融合形成单一的单晶壳层。

5.如权利要求4所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在将氢氧化物前驱体与锂的化合物进行混合时，还包括加入添加剂；

所述添加剂为Al、Zr、Ti、Co、Mg、Nb、Mo、Sr、Ta、Sn、W、B和Y的氧化物或氟化物中的一种或几种元素组合。

6.如权利要求4或5所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一阶段烧结的升温速度为6～20℃/min，所述第一阶段烧结的温度为650～850℃，保温时间为2～6h；

所述第二阶段的升温速率为3～20℃/min，所述第二阶段烧结的温度为700～1000℃，保温时间为6～14h。

7.如权利要求4或5所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述前驱体制备过程包括低结晶度内核形成阶段和结晶度逐渐增加的生长阶段；

所述低结晶度内核形成阶段控制pH≥12，搅拌速度为200～600r/min，时间为10～20h；

所述结晶度逐渐增加的生长阶段以0.01～0.50 /h的梯度降低pH，搅拌速度为500～1000r/min，时间为20～40h。

8.如权利要求4或5所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述单元或多元金属氢氧化物为Ni_aCo_bMn_1-a-b(OH)₂，其中，0.2a0.95，0b0.4；

所述前驱体为采用间断法制备的粒子颗粒大小均一且具有核壳结构，其径向剖面形貌为内核为稀疏多孔小片堆积，外部为厚片状相互交错而成；

所述前驱体制备过程中，以可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐为原料，溶解形成Ni、Co和Mn金属离子浓度为1.5～2 M的混合溶液与反应釜中，然后通入含有氨水的碱溶液调节pH，进行共沉淀反应得到固液混合物，经固液分离和干燥获得单元或多元金属的氢氧化物前驱体。

9.如权利要求4或5所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂的化合物为Li₂CO₃、LiOH、LiF和Li₃PO₄中的一种或两种以上混合；

所述含氧的气氛中的氧气体积浓度为21.0～99.9%。

10.如权利要求4或5所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2后，还包括采用气流粉碎对高温烧结所得材料的团聚颗粒进行解离和筛分的步骤；

所述气流粉碎采用流化床或者扁平式气流粉碎机进行；

所述气流粉碎的气压0.3～0.8Mpa，分级轮频率为10～50Hz。