[发明专利]一种浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料，其特征在于，所述浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料的化学式如式(Ⅰ)所示：

Li(Ni_1-x-yCo_xMg_y)O₂ (Ⅰ)；

其中0.05≤x≤0.10，0＜y≤0.05，0.85≤1-x-y＜0.95。

2.根据权利要求1所述的浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料，其特征在于，所述浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料，是由一种浓度梯度镁掺杂的高镍锂离子电池正极材料前驱体与锂源混合之后，放入管式炉中，经过煅烧得到的。

3.一种权利要求1所述的浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于，所述的前驱体为浓度梯度的镍钴镁氢氧化物Ni_1-x-yCo_xMg_y(OH)₂，制备方法包括以下步骤：

步骤一：将镍可溶性盐与钴可溶性盐按比例溶解于去离子水中得到镍钴溶液，将镁可溶性盐溶解于去离子水中，得到富镁溶液，另外配置氨水溶液和氢氧化钠溶液；

步骤二：将富镁溶液逐渐注入去离子水中，去离子水中的镁浓度逐渐升高，将其作为贫镁溶液，在富镁溶液逐渐注入去离子水，使其形成贫镁溶液的同时，将镍钴溶液、氨水和氢氧化钠溶液与贫镁溶液并流加入存有底液的反应釜；所述反应釜底液为氨水溶液；随后机械搅拌反应，使镍钴溶液、氨水、氢氧化钠溶液、富镁溶液与贫镁溶液同时加料完毕，得到浓度梯度的镍钴镁氢氧化物前驱体沉淀；

步骤三：将步骤二得到的产物陈化，过滤分离，洗涤干燥，得到直径10微米的球型颗粒粉末，单个球型颗粒的核心镁元素含量低，壳层镁元素含量高，元素在颗粒内部形成浓度梯度分布，这就是所述浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料的前驱体Ni_1-x-yCo_xMg_y(OH)₂。

4.根据权利要求3所述的浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的镍可溶性盐、钴可溶性盐与镁可溶性盐为硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐或氯化物中的一种或者几种，镍钴溶液中总金属浓度为1～5mol/L，镍钴金属离子比例为1-x-y：x；富镁溶液的浓度为4～20mol/L，贫镁溶液浓度随时间升高。

5.根据权利要求3所述的浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于，步骤一中氨水的浓度为0.05～5mol/L，氢氧化钠的浓度为1～10mol/L；步骤二中的底液为0.1～1mol/L的氨水溶液。

6.根据权利要求3所述的浓度梯度镁掺杂的高镍锂离子电池正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，步骤二中富镁溶液以0.1～5ml/min的流速注入去离子水形成贫镁溶液，注入流速为0.1～5ml/min，同时镍钴溶液、贫镁溶液与氨水以0.5～5ml/min的速率并流注入反应釜中；步骤二中富镁溶液与贫镁溶液体积比为1:(2～5)，且富镁溶液、贫镁溶液、镍钴溶液与氨水同时开始加料，并通过调控流速要求四种溶液同时加料完毕。

7.根据权利要求3所述的浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于，步骤二中通过调节NaOH溶液注入的速率调控反应釜内溶液的pH值，pH值控制在10～11.5，控制反应釜中反应温度是40～70℃，反应时间为10～60h；搅拌速度为300-900rpm/min，采用桨式、弯叶开启涡轮或推进式中的一种。

8.根据权利要求3所述的浓度梯度镁掺杂高镍锂离子电池正极材料的前驱体的制备方法，其特征在于，步骤三中陈化时间是5～80h，优化陈化时间是20～40h；烘干时间为12h～24h。