[发明专利]一种高性能浓度梯度高镍材料、其制备方法及在锂离子电池的用途

权利要求书

1.一种浓度梯度高镍材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)依照化学式x[Ni(OH)₂]·y[Co(OH)₂]·(1-x-y)[M(OH)_a]，按化学计量比称量Ni盐、Co盐和M盐并分别溶于水中配制成镍盐水溶液、钴盐水溶液和M盐水溶液；配制络合剂水溶液和沉淀剂水溶液；

(2)将镍盐水溶液、络合剂水溶液和沉淀剂水溶液在搅拌条件下并流加入反应器中反应，控制镍盐水溶液的流速以及反应体系的液体体积，得到Ni(OH)₂前驱体；

(3)当加入至剩余镍盐水溶液的体积为初始体积的10～40％时，向剩余镍盐水溶液中加入钴盐水溶液得到混合溶液A，向反应器中加入混合溶液A进行反应，使Ni(OH)₂表面形成梯度包覆的Co(OH)₂；

(4)当加入至剩余混合溶液A的体积为初始体积的80～90％时，向剩余混合溶液A中加入M盐水溶液得到混合溶液B，向反应器中加入混合溶液B进行反应，使x[Ni(OH)₂]·y[Co(OH)₂]梯度包覆的M(OH)_a；

(5)干燥得到浓度梯度前驱体，与锂源混合，在氧气气氛下烧结，得到浓度梯度高镍材料；

其中，M为Al、Mn、Ti、Zr、Zn、Fe、Mg、Nb、V、W、Ca、Cr中的一种或至少两种的组合，0.6≤x≤1.0，0.1≤y≤0.4；

所述得到浓度梯度分布的高镍材料中Ni元素呈浓度梯度变化；

浓度梯度高镍材料中，Li、Ni、Co、M和O的摩尔比为1:x:y:(1-x-y):2。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述Ni盐、Co盐和M盐独立地为硫酸盐、硝酸盐、氯化物、乙酸盐中的任意一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述镍盐水溶液、钴盐水溶液和M盐水溶液的浓度独立地为0.2～5mol/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述络合剂水溶液的浓度为0.1～12mol/L。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述络合剂包括柠檬酸、乙二胺四乙酸EDTA、氨水、氯化铵、硫酸铵或硝酸铵中的任意一种或至少两种的混合物。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述沉淀剂水溶液的浓度为1～10mol/L。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述沉淀剂包括氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的任意一种或至少两种的混合物。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)、(3)和(4)所述反应的温度独立地为40～70℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)、3)和(4)所述反应的pH值独立地为8～14。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂或草酸锂中的任意一种或至少两种的混合物。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述烧结的温度为400～1000℃。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述烧结的时间为1～25h。

13.根据权利要求1-12任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在步骤(4)之后步骤(5)之前进行如下步骤：对步骤(4)得到的浓度梯度前驱体的浆液进行陈化、固液分离和洗涤。