[发明专利]一种特定核壳结构的高功率正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种特定核壳结构的高功率正极材料，其特征在于，所述正极材料呈平均粒径为3～15μm的球形或类球形颗粒形貌，由冠状内核和外壳组成；

所述冠状内核的平均直径为2～10μm，所述冠状内核包括主核和分布于主核表面的突起，所述主核由多个一次颗粒紧密团聚成二次球或类球形，所述突起的平均长度为0.05～0.8μm，由单个或多个一次颗粒构成；

所述外壳的平均厚度为0.5～3μm，由单个或多个一次颗粒在内核表面有序排列构成；

分布于所述主核表面的突起构成连接层，至少部分所述突起与外壳定向连接，所述连接层的孔隙率为50%～90%；

所述正极材料内核的化学式为，0.9≤z≤1.2，0.5＜x＜1，0≤y＜0.2，M为Al、Mn、Mg、Zr中的一种或几种元素组合；所述正极材料外壳的化学式为，0.9≤d≤1.2，0.5＜a＜1，0≤b＜0.2，0＜c＜0.3，N为Al、Zr、Sr、Ce、Nb、La、Mo、Ta、W、Sn、Si、Ti中的一种或几种元素组合。

2.如权利要求1所述的特定核壳结构的高功率正极材料，其特征在于，所述主核直径与正极材料直径的比值为0.5～0.8；

所述外壳厚度与所述冠状内核直径的比值为0.1～0.4。

3.一种特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备内核：

将镍、钴和M的第一混合盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液并流通入到底液中，进行阶段I反应，反应分为两个子步骤，子步骤一反应至达到目标粒径后，停止进料，再调整体系固含量为子步骤一反应的10～30%，调整第一混合盐的流量至子步骤一反应的1.0～1.5倍，继续进料，进行子步骤二的反应，得到含有内核的料浆；M为Al、Mn、Mg、Zr中的一种或几种元素组合；

（2）制备外壳：

将镍、钴、锰和掺杂元素N的第二混合盐溶液，沉淀剂溶液和络合剂溶液并流通入到步骤（1）所得料浆中，进行阶段II的反应，至反应达到目标粒径后，停止进料，经陈化，过滤，洗涤，干燥，得到核壳结构的前驱体；N为Al、Zr、Sr、Ce、Nb、La、Mo、Ta、W、Sn、Si、Ti中的一种或几种元素组合；

（3）烧结成型：

将所得前驱体与锂盐混合均匀，预处理后，进行两段烧结，得到具有特定核壳结构的正极材料。

4.如权利要求3所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法，其特征在于，阶段I的反应pH值控制在10～12；阶段II的反应pH值控制在9～11。

5.如权利要求3或4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述继续进料的时间为1～8h。

6.如权利要求3或4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述第二混合盐的流量为步骤（1）中子步骤一中第一混合盐流量的0.5～1.0倍。

7.根据权利要求3或4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述目标粒径为2.5～10.5μm；步骤（2）中，所述目标粒径为3.5～15.5μm。

8.根据权利要求3或4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中，所述沉淀剂为碳酸盐；所述碳酸盐选自碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵或碳酸氢钠中的一种或几种；所述络合剂为氨水、三乙醇胺、氟化钠和氟化铵中的一种或几种；步骤（1）和步骤（2）中的沉淀剂、络合剂可相同或不同。

9.根据权利要求3或4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述预处理为真空热处理；所述真空热处理的温度为450～800℃，时间为2～6h；

所述两段烧结是指先在300～800℃烧结2～10h，然后在600～1000 ℃烧结6～18h。