[发明专利]一种梯度单晶正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种梯度单晶正极材料，其特征在于：（a）所述梯度单晶正极材料的化学式为LiNi_xCo_yA_1-x-yO₂@mLi_aZ_bO_c，其中，0x1，0y1，0x+y1，0＜m＜0.05，0.3＜a≤10，1≤b＜4，1≤c＜15；A为Mn、Zr、Sr、Ba、W、Ti、Al、Mg、Y、Nb中的至少一种，Z为B、Al、Co、W、Ti、Zr、Si中的至少一种；所述梯度单晶正极材料颗粒表面Co含量所占表面Ni+Co+A的原子比例大于0.4且小于0.8，距所述梯度单晶正极材料颗粒表面10%半径深度处Co的原子比例不低于0.3；所述梯度单晶正极材料颗粒球型度好，无尖锐边角；（b）上述单晶正极材料的制备过程包括以下步骤：（1）将锂源和含Ni、Co、A的物质按Li与Ni、Co、A的摩尔数之和的比为0.9-1.25:1进行混合，混合均匀后在富氧气氛下进行第一次烧结，烧结温度为800-1000℃，烧结时间为8-15h，然后待物料降温后将物料粉碎至D50为2.5-5微米，得到单晶正极材料；（2）将步骤（1）中制备的单晶正极材料与含Co微粉进行混合，其中Co含量占单晶正极材料质量比为0.1%-10%，混合均匀后在富氧气氛下进行第二次烧结，烧结温度为700-900℃，且第二次烧结温度比第一次烧结温度要低20℃以上，烧结时间3-8h，冷却后进行过筛，得到的正极材料D50为2.5-5微米；（3）将步骤（2）中制得的正极材料与Li源和含Z化合物进行混合后在富氧气氛下进行第三次烧结，烧结温度为300-750℃，第三次烧结温度要比第二次烧结温度低50℃以上，烧结时间3-10h，物料冷却后进行过筛。

2.如权利要求1所述的一种梯度单晶正极材料，其特征在于，步骤（1）中的含Ni、Co、A的物质是通过共沉淀法制备的Ni_xCo_yA_1-x-y(OH)₂ 、Ni_xCo_yA_1-x-yCO₃、Ni_xCo_yA_1-x-yC₂O₄前驱体的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种梯度单晶正极材料，其特征在于，步骤（1）中的含Ni、Co、A的物质是微米级以下Ni金属单质、微米级以下Co金属单质和微米级以下A金属单质按原子比x:y:1-x-y的混合物。

4.如权利要求1所述的一种梯度单晶正极材料，其特征在于，步骤（2）含Co微粉中的Co为Co(OH)₂，CoSO₄，Co(NO₃)₂，CoCO₃，CoCl₂，CoO，Co₃O₄，Co金属单质中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种梯度单晶正极材料，其特征在于，步骤（2）含Co微粉中，除了Co，还有Mn、Al、W、Zr、Ti中的至少一种，且所占比例按质量比是Co质量的0-50%。

6.如权利要求2所述的一种梯度单晶正极材料，其特征在于，步骤（3）中含Z化合物粒度为纳米级，一次颗粒小于500纳米。

7.如权利要求1所述的一种梯度单晶正极材料，其特征在于，步骤（3）中Li源和含Z化合物中Li和Z的摩尔比为0.3-1.5：1。

8.一种锂离子电池，其特征在于，含有权利要求1所述的一种梯度单晶正极材料。