[发明专利]一种核壳结构的单晶正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种核壳结构的单晶正极材料，其特征在于，所述正极材料内核化学式为LiNi_xCo_yMn_zM_(1-x-y-z)O₂，其中，0.6≤x≤0.9，0≤y≤0.1，0＜z≤0.4，x+y+z＜1；所述正极材料外壳化学式为LiNi_aCo_bMn_cAl_kM_(1-a-b-c-k)O₂，其中，0.6≤a≤0.9，0≤b≤0.1，0＜c≤0.4，0＜k≤0.1，a+b+c+k＜1；M为Zr、Mg、Sr、Ba、W、Ti、V、Co、B、Y、Mo、Si中的任意一种或几种，核壳之间紧密相连；元素M在内核含量低，在外壳含量高；所述元素M在所述正极材料内核中的含量为0.01-0.6wt%，在所述正极材料外壳中的含量为0.1-1.0wt%；

所述的核壳结构的单晶正极材料的制备方法包括以下步骤：

（1）将前驱体、锂盐与掺杂元素M的化合物按比例混合均匀，在300-600℃下煅烧2-6h，继续升温至600-900℃下煅烧2-6h，降温冷却后粉碎和筛分，得到第一产物；

（2）将第一产物与锂盐、铝源、掺杂元素M的化合物按比例混合均匀，将混合物在800-1000℃下煅烧6-14h，得到第二产物；

（3）将第二产物进行粉碎和筛分处理，得到单晶形貌且具有核壳结构的正极材料；

其中，所述前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，0.6≤x≤0.9，0≤y≤0 .1，0＜z≤0.4，x+y+z＝1；

其中，所述掺杂元素M的化合物选自Zr、Mg、Sr、Ba、W、Ti、V、Co、B、Y、Mo、Si的碳酸盐、氧化物、氟化物、氢氧化物中的任意一种或几种，而且步骤（1）和步骤（2）所述的掺杂元素M的化合物相同或不同；

其中，所述铝源为氧化铝或氢氧化铝中的一种或两种；所述锂盐为碳酸锂或氢氧化锂中的一种或两种，粒径为10-600μm；步骤（1）与步骤（2）中所述的锂盐粒径相同或不相同。

2.如权利要求1所述的核壳结构的单晶正极材料，其特征在于，步骤（1）中，所述前驱体、锂盐与掺杂元素M的化合物的质量比为1：(0.3-0.6)：(0.001-0.01)；步骤（2）中，第一产物、锂盐与掺杂元素M的化合物的质量比为1：(0.01-0.1)：(0.001-0.01)；步骤（1）中掺杂元素M的化合物和步骤（2）中掺杂元素M的化合物的质量比为(0.3-0.8)：1。

3.如权利要求1所述的核壳结构的单晶正极材料，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）所述混合的方式均为机械高速混合，步骤（1）中，混料频率为400-800rpm，搅拌时间为20-60min；步骤（2）中，混料频率为600-1000rpm，搅拌时间为10-50min。

4.如权利要求1所述的核壳结构的单晶正极材料，其特征在于，粉碎后，第一产物的平均粒径D50为3-6μm；第二产物的一次颗粒粒径大小为1-4μm。

5.如权利要求1所述的核壳结构的单晶正极材料，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）所述煅烧的气氛为空气、富氧空气或纯氧；步骤（1）、步骤（2）所述煅烧的气氛相同或不相同。

6.如权利要求5所述的核壳结构的单晶正极材料，其特征在于，所述富氧空气的氧浓度为40%-80%，步骤（1）中，所述的煅烧气氛为空气。