[发明专利]表面包覆的锂离子电池正极材料前驱体及制备方法和应用

权利要求书

1.一种表面包覆的复合多元锂离子电池正极材料前驱体，具有以下分子式组成：Ni_xCo_yMn_zM_1-x-y-z(OH)₂，其中，0＜x＜0.8，0＜y＜0.5，0＜z＜0.5，M为包覆金属离子，包括Al、Zn、Zr、Co、Ti、Sn、Mg其中一种或几种；

所述前驱体由核心部分和包覆在核心表面的金属离子纳米颗粒层组成。

2.根据权利要求1所述的前驱体，其特征在于，所述核心部分分子式为Ni_kCo_nMn_1-k-n(OH)₂，其中，0＜k＜0.8，0＜n＜0.5。

3.一种表面包覆的复合多元锂离子电池正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镍、钴、锰的硫酸盐、硝酸盐或氯化物在25-60℃下溶解在去离子水中配置成溶液A；

(2)将NaOH溶解在去离子水中配置成浓度为8-12mol/L的溶液B；

(3)配置浓度在15-25wt％的氨水溶液C；

(4)配置浓度为5％-40wt％的包覆金属离子硫酸盐、硝酸盐或氯化物去离子水溶液D；

(5)向反应釜中加入溶液A、B和C，充分搅拌，控制反应釜内溶液温度在40-70℃，pH值在9-12范围内，待通过共沉淀反应获得的沉淀物达到粒度为5-15微米后停止反应，得到产物组成为Ni_kCo_nMn_1-k-n(OH)₂，其中，0＜k＜0.8，0＜n＜0.5，即前驱体的核心部分；

(6)将步骤(5)得到的产物经过滤后用去离子水洗涤直至pH值降到8-10；

(7)将步骤(6)得到的产品加入反应釜中，向反应釜中加入溶液B、C和D，充分搅拌，控制反应釜内溶液温度在40-70℃，pH值在8-12范围内，反应2-12h后停止反应；

(8)将步骤(7)得到的产物经过滤后用去离子水洗涤直至pH值降到8-10，60-180℃下烘干4-10小时，所得固体分子式为Ni_xCo_yMn_zM_1-x-y-z(OH)₂，其中，0＜x＜0.8，0＜y＜0.5，0＜z＜0.5，M为包覆金属离子，包括Al、Zn、Zr、Co、Ti、Sn、Mg其一种或几种，即得由金属离子纳米颗粒层包覆的前驱体；

优选地，所述步骤(5)、(6)中通过计量泵向反应釜中加入溶液的时间为，对于步骤(5)为12-24小时，对于步骤(6)应控制在2-4小时内。

4.根据权利要求3所述的表面包覆的复合多元锂离子电池正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，核心部分分子式为Ni_kCo_nMn_1-k-n(OH)₂，其中，0＜k＜0.8，0＜n＜0.5，包覆后的前驱体的分子式为Ni_xCo_yMn_zM_1-x-y-z(OH)₂，其中，0＜x＜0.8，0＜y＜0.5，0＜z＜0.5，M为包覆金属离子，包括Al、Zn、Zr、Co、Ti、Sn、Mg其中一种或几种。

5.权利要求1或2所述的前驱体的应用，其特征在于，将其用于制备锂离子电池正极材料。

6.一种表面包覆的复合多元锂离子电池正极材料，其特征在于，具有如权利要求1或2所述的前驱体。

7.权利要求6所述的复合多元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：通过将权利要求1或2所述的前驱体与碳酸锂、硝酸锂、氯化锂、氧化铝或氢氧化铝混合焙烧得到。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：包括以下步骤：

将所述前驱体与碳酸锂、硝酸锂、氯化锂、氧化铝或氢氧化铝按摩尔比1∶(1-1.2)混合均匀后在马弗炉中多段焙烧，焙烧温度350-1200℃，焙烧时间8-30h，然后经退火、破碎、除铁、分级，即得。