[发明专利]长循环高安全的动力型锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种长循环高安全的动力型锂离子电池正极材料，其特征在于，该正极材料的前驱体为一种团聚体，该团聚体是由惰性层前驱物包覆的一次颗粒经喷雾干燥堆积形成的，将该前驱体与锂盐以一定比例混合后经高温烧结，即可得到由惰性包覆层对一次活性晶粒的晶界和多晶二次颗粒表面进行修饰的多晶二次颗粒正极材料；该正极材料的分子式为LiNi_{（1-a-b-c）}Co_aMn_bM_cO₂.xLiM¹Oy，其中0<a<1，0<b<1，0<c<1，0<a+b+c<1，0<x<0.1，1<y<5，M_c或M¹是一种或两种以上的金属元素。

2.根据权利要求1所述的长循环高安全的动力型锂离子电池正极材料，其特征在于，所述的惰性层前驱物是包含M¹的氢氧化物或羟基氧化物。

3.根据权利要求1所述的长循环高安全的动力型锂离子电池正极材料，其特征在于，所述的一次活性晶粒是镍钴锰和掺杂元素M的锂化复合氧化物，通式为LiNi_{（1-a-b-c）}Co_aMn_bM_cO₂，其中0<a<1，0<b<1，0<c<1，0<a+b+c<1，M为镁、铝、钛、锌、铁、铬中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的长循环高安全的动力型锂离子电池正极材料，其特征在于，所述的惰性包覆层是包含M¹的锂化氧化物，通式为xLiM¹Oy，其中0<x<0.1，1<y<5，M¹为镓、铟、钼、钨、锆、钇、铝、铌、镧、铈、钡、钙中的一种或两种以上。

5.权利要求1至4任一项所述的长循环高安全的动力型锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）过渡金属混合液的配制

将可溶性镍盐、钴盐、锰盐、M盐溶于去离子水中，加入分散剂，配制成镍钴锰总浓度为1.5-4.5mol/L、分散剂浓度为0.1-0.5mol/L的过渡金属混合液，所述的可溶性镍盐、钴盐、锰盐及M盐为镍、钴、锰和M的硝酸盐、硫酸盐、甲酸盐、盐酸盐、醋酸盐以及柠檬酸盐中的一种，所述的分散剂为羧甲基纤维素、可溶性淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、可溶性壳聚糖；

（2）两种不同浓度碱液的配制

配制浓度为2-8mol/L的浓碱液及浓度为0.2-1mol/L的稀碱液，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氨水、碳酸钠中的一种或两种以上；

（3）包覆层溶液的配制

配制浓度为0.1-1mol/L的包覆层溶液，所述的包覆物为镓、铟、钼、钨、锆、钇、铝、铌、镧、铈、钡、钙的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐的一种或两种以上；

（4）前驱体合成

将步骤（1）中过渡金属混合液与步骤（2）中浓碱液的同时加入反应釜中，进行沉淀反应，滴加完毕，继续搅拌0.5~2h后，沉淀得到分散性好的一次颗粒；然后加入包覆层溶液，滴加完后继续搅拌5~20min，加入步骤（2）中的稀碱液，继续搅拌一定时间，进行过滤，洗涤，取上层滤饼，与去离子水加入到搅拌釜中，搅拌分散滤饼，得到滤饼的分散液，然后采用压力喷雾造粒干燥机，进行喷雾干燥，得到球形前驱体颗粒；

（5）样品合成

将步骤（4）所得球形前驱体颗粒与锂盐混合均匀，放入推板窑中，通入气氛，进行烧结，降温冷却、经过鄂破对辊，粉碎分级后，得到动力型锂离子电池正极材料。

6.权利要求5所述的动力型锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中，沉淀反应的温度为45-90℃，过渡金属混合液与浓碱液反应的pH为10.2-11.8，稀碱液加入到包覆层溶液中反应的pH为11.6-12.5。

7.权利要求5所述的动力型锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，去离子水与上层滤饼的重量比为0.5-5。