[发明专利]层状三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种层状三元正极材料，其特征在于，所述层状三元正极材料化学式为aLi₂MnO₃·(1-a)LiMn_(1-x-y)Ni_xCo_yO₂/M，式中0＜a＜1，0＜x＜1，0＜y＜1，M为Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、La₂O₃、ZnO或MgO，aLi₂MnO₃与(1-a)LiMn_(1-x-y)Ni_xCo_yO₂与M为物理复合，所述层状三元正极材料具有R-3m空间群的层状结构，含有镍钴锰三种元素，具有球形、长短轴比为1～5的近似球形、菱形、锥形、片状、层状或块状的微观特征，其粒度为5～40μm，比表面积为0.2～10m²/g。

2.一种层状三元正极材料的制备方法，包括步骤：

步骤一：采用制备具有球形化前驱体混合物；

步骤二：在烧结炉中烧结所述球形化前驱体混合物来合成aLi₂MnO₃·(1-a)LiMn_(1-x-y)Ni_xCo_yO₂正极材料，式中0＜a＜1，0＜x＜1，0＜y＜1；

步骤三：将含Al、Ti、Zr、La、Zn或Mg的有机盐、无机盐或有机酯化合物，充分溶解于有机溶剂中，然后加入步骤二的正极材料、充分搅拌、蒸发溶剂后放于烘箱中，物理复合获得aLi₂MnO₃·(1-a)LiMn_(1-x-y)Ni_xCo_yO₂/M层状三元正极材料，其中M为Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂、La₂O₃、ZnO或MgO，所述层状三元正极材料具有R-3m空间群的层状结构，含有镍钴锰三种元素，具有球形、长短轴比为1～5的近似球形、菱形、锥形、片状、层状或块状的微观特征，其粒度为5～40μm，比表面积为0.2～10m²/g。

3.依据权利要求2所述的层状三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备具有球形化前驱体混合物采用共沉淀法，包括子步骤：

子步骤一：将碱液、镍源化合物水溶液、锰源化合物水溶液、钴源化合物水溶液、添加剂，以10～100L/h的流速同时加入到反应釜中进行沉淀反应，配制后溶液浓度为：碱液0.5～8mol/L、镍元素的当量浓度0.5～8mol/L、钴元素的当量浓度0.5～8mol/L，锰元素的当量浓度0.5～8mol/L，添加剂为配制后溶液质量的大于0至小于等于2wt％，沉淀反应过程中，在溶液中逐渐形成纳米级的一次颗粒，颗粒经过长大后逐渐团聚为具有球型形貌的前躯体化合物，镍钴锰元素均匀分散于球型颗粒体内；

子步骤二：将含镍钴锰的前驱体与锂源化合物，按(镍+钴+锰)∶∶锂的摩尔比(0.5～1)∶1，放入球磨机中混合均匀，得到前驱体混合物。

4.依据权利要求3所述的层状三元正极材料的制备方法，其特征在于，在子步骤一中，所述碱液是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。所述镍源化合物是硝酸镍、醋酸镍、草酸镍、氯化镍或硫酸镍，所述钴源化合物为硝酸钴、醋酸钴、草酸钴、氯化钴或硫酸钴。锰源化合物是硝酸锰、醋酸锰、草酸锰、氯化锰或硫酸锰。所述添加剂为铵离子源、肼、甘氨酸、乙二醇、乙二胺、十二～十六烷基磺酸钠或聚乙二醇。所述铵离子源是氨、氯化铵、碳酸铵或氟化铵。在子步骤二中，锂源化合物为氢氧化锂、碳酸锂Li₂CO₃、醋酸锂LiCH₃COO、氯化锂、硫酸锂、硝酸锂、碘化锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、甲酸锂、氟化锂、铬酸锂、四水柠檬酸锂、四氯铝酸锂、溴化锂、四氟硼酸锂或草酸锂。