[发明专利]一种多层复合三元材料及其前驱体以及它们的制备方法

权利要求书

1.一种用于锂离子电池正极材料的多层复合三元材料前驱体，其特征在于，具有以下分子式组成：

Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂

其中，0.4＜x＜0.6，0.1＜y＜0.3；

采用核壳多层复合结构，包括核心部分和多层依次包覆于核心部分外层的壳部分，核心部分和多层的壳部分分别富集不同成分，从而使核心部分与多层的壳部分实现功能复合与互补；

所述核心部分具有的分子式为：

(Ni_aCo_bMn_1-a-b)(OH)₂

其中，0.6≤a＜1；0≤b≤0.2。

2.根据权利要求1所述的前驱体，其特征在于，所述核心部分为镍含量大于60％的镍钴锰多元材料，而每层的壳部分均为镍含量低于50％的镍钴锰多元材料，每层的镍钴锰多元材料的镍含量不同。

3.一种用于锂离子电池正极材料的多层复合三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

(1)以一定速率向反应釜中加入一定量的镍含量大于60％的镍、钴和锰的盐溶液，通过一定浓度的氢氧化钠溶液进行共沉淀反应得到前驱体核心部分的固液混合物，沉淀固体分子式为(Ni_aCo_bMn_1-a-b)(OH)₂，其中，0.6≤a＜1；0≤b≤0.2，该沉淀固体即为前驱体的核心部分；

(2)在一定速率下向上述得到的固液混合物中加入一定量的镍含低于50％的镍、钴和锰的盐溶液；同时滴加碱溶液保持反应体系的pH值在10-12之间；

(3)更换1-4次与前次所加入的镍含量不同的镍、钴和锰的盐溶液，重复上述步骤(2)，使得最终所得固液混合物中Ni∶Co∶Mn＝c∶d∶1-c-d，其中，0.4＜c＜0.6，0.1＜d＜0.3；

(4)将步骤(3)反应完成后的固液混合物通过离心过滤分离，洗涤至中性后在80-200℃下烘干4-10h，得到分子式为Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂的多层复合三元材料前驱体。

4.根据权利要求3所述的多层复合三元材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述镍含量低于50％的镍、钴和锰的盐溶液中，镍、钴、锰的摩尔比例为m∶n∶1-m-n，其中，0≤m＜0.5；0≤n≤0.5。

5.一种用于锂离子电池正极材料的多层复合三元材料，其特征在于，具有如权利要求1所述的前驱体。

6.一种用于锂离子电池正极材料的多层复合三元材料的制备方法，其特征在于：制备如权利要求5所述的多层复合三元材料是通过将权利要求1所述的前驱体或根据权利要3的前驱体制备方法得到的前驱体与锂源混合焙烧得到。

7.根据权利要求7所述的多层复合三元材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：

首先，根据权利要求3的前驱体制备方法得到分子式为Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂的多层复合三元材料前驱体，其中，0.4＜x＜0.6，0.1＜y＜0.3；

然后，将上述前驱体与碳酸锂按摩尔比1∶1-1∶1.2混合均匀后在马弗炉中多段焙烧，其焙烧温度300-1200℃，焙烧时间8-30h，多段焙烧后经冷却、破碎、过筛得到多层复合三元材料。

8.根据权利要求7所述的多层复合三元材料的制备方法，其特征在于：多段焙烧为两段焙烧时，焙烧温度750-970℃，焙烧时间为14-24h。

9.根据权利要求7所述的多层复合三元材料的制备方法，其特征在于：多段焙烧为四段焙烧时，焙烧温度350-950℃，焙烧时间为20-26h。