[发明专利]使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体和正极材料的方法以及通过该方法制备的锂二次电池的正极活性材料前驱体和正极材料

权利要求书

1.一种使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，包括步骤：

1）将螯合剂水溶液加入到所述批式反应器中；

2）连续不断地将第一前驱体水溶液、螯合剂水溶液和螯合剂同时加入到所述批式反应器中，以获得形成核层的球形沉淀物；

3）连续不断地将第二前驱体水溶液、螯合剂水溶液和碱性水溶液同时加入到所述批式反应器中，以获得在所述核层的表面上形成浓度梯度层的沉淀物，其中镍（Ni）、锰（Mn）和钴（ Co）的浓度相对地且逐渐地变化；

4）连续不断地将第三前驱体水溶液、螯合剂水溶液和碱性水溶液同时加入到所述批式反应器中，以获得在所述浓度梯度层的表面上形成壳层的沉淀物；以及

5）对所述沉淀物进行烘干或热处理，以制备锂二次电池的正极活性材料前驱体。

2.根据权利要求1所述的使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，在所述步骤1）中，所述螯合剂水溶液的浓度为2～3 mol/L，并将所述螯合剂水溶液加入到所述批式反应器中直到加入量达到所述批式反应器总容量的25～35%。

3. 根据权利要求1所述的使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，在所述步骤2）中，在所述第一前驱体水溶液中，Ni:Co:Mn= a:b:1-(a+b) (0.7≤a≤0.9, 0≤b≤0.2)；在所述螯合剂和所述第一前驱体水溶液中的金属盐的摩尔比为0.1比0.5；以及连续不断地将所述第一前驱体水溶液、所述螯合剂水溶液和所述碱性水溶液同时加入所述批式反应器直至加入量达到所述批式反应器总容量的30～60%，以获得形成核层的所述球形沉淀物。

4. 根据权利要求1所述的使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，在所述步骤2）中，所述批式反应器中的所述螯合剂的浓度随着所述反应的进行而降低。

5. 根据权利要求1所述的使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，在所述步骤3）中的所述第二前驱体水溶液是以预设的比率将所述第一前驱体水溶液和用于形成浓度梯度层的水溶液进行混合来制备而成的，并同时连续不断地将所述第二前驱体水溶液加入所述批式反应器中。

6. 根据权利要求5所述的使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，在用于形成浓度梯度层的所述水溶液中，Ni:Co:Mn= a:b:1-(a+b) (0≤a≤0.2, 0.1≤b≤0.4)。

7. 根据权利要求5所述的使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，在独立的反应器中，通过将所述第一前驱体水溶液和用于形成浓度梯度层的所述水溶液进行混合直到在混合物中的Ni: Co: Mn变成a:b:1-(a+b) (0≤a≤0.5, 0≤b≤0.4)来制备所述第二前驱体水溶液，且同时连续不断地将所述第二前驱体水溶液加入到所述批式反应器中。

8. 根据权利要求1所述的使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，在所述步骤3）中，在所述螯合剂和所述第二前驱体水溶液中的金属盐的摩尔比为0.2比0.4，且连续不继地将所述第二前驱体水溶液、所述螯合剂水溶液和所述碱性水溶液同时加入所述批式反应器直至加入量达到所述批式反应器总容量的10～30%。

9. 根据权利要求1所述的使用批式反应器制备具有浓度梯度层的锂二次电池的正极活性材料前驱体的方法，其特征在于，在所述步骤4）中，在所述第三前驱体水溶液中，Ni: Co: Mn变成a:b:1-(a+b) (0≤a≤0.5, 0≤b≤0.4)；在所述螯合剂和所述第三前驱体水溶液中的金属盐的摩尔比为0.05比0.2；以及连续不断地将所述第三前驱体水溶液、所述螯合剂水溶液和所述碱性水溶液同时加入所述批式反应器直到加入量达到所述批式反应器总容量的5～10%。