[发明专利]一种元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料及制备方法

权利要求书

1.一种元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料，通式为Li_α(Ni_xCo_yMn_z)_1-a-bMe¹_aMe²_bN_cO₂，化学式中的金属Me¹离子与锂离子的半径接近，选自Zn²⁺、Zr⁴⁺的至少一种；金属Me²离子与过渡金属离子Co³⁺或Mn⁴⁺的半径接近，选自Al³⁺、V⁵⁺、Ge⁴⁺的一种或几种，N为分布在表层的包覆元素，选自Al、Zr、Ti的一种或几种；其中0.90≤α≤1.15，0.25≤x≤0.65，0.15≤y≤0.40，0.15≤z≤0.40，x+y+z＝1，0.0004≤a≤0.01，0.0004≤b≤0.01，0.0004≤c≤0.005。

2.一种如权利要求1所述的元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

首先按照化学式中各元素摩尔比将含镍钴锰的前驱体、锂源、含Me¹离子的化合物和含Me²离子的化合物充分混合，混料完成后置于烧结炉中一次高温煅烧，烧结完成的料块通过破碎工艺得到掺杂Me¹和Me²的一次品；

其次将上一步骤得到的掺杂Me¹和Me²的一次品与含N的化合物按通式摩尔比混合均匀，随后混合物料进炉二次烧结，得到改性的三元锂离子正极材料。

3.如权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述的镍钴锰前驱体，包含有镍、钴和锰元素的氧化物、氢氧化物、碳酸盐的一种或多种。

4.如权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述的锂源为包含有锂元素的氢氧化锂、碳酸锂。

5.如权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述的Me¹离子半径与锂离子接近，包括Zn²⁺、Zr⁴⁺的至少一种。

6.如权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述的Me¹离子的化合物，包含有上述离子的氧化物、醋酸盐、硫酸盐、硝酸盐、酯盐的一种或多种。

7.如权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述的Me²离子半径与过渡金属离子接近，包括Al³⁺、V⁵⁺、Ge⁴⁺的一种或几种。

8.如权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述Me²离子的化合物，包含有上述离子的氧化物、氢氧化物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐、醇盐、酯盐、矿物的一种或多种。

9.如权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述的一次烧结，烧结温度800～1100℃，烧结时间5～15h。

10.如权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：含N化合物，包含有Al、Zr、Ti元素的氧化物、氢氧化物、醇盐、酯盐的一种或多种。

11.权利要求2所述元素共掺杂改性三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述的二次高温烧结，烧结温度400～900℃，烧结时间4～8h。