[发明专利]二次熔盐法制备核壳结构锂电池正极材料的方法

权利要求书

1.高镍三元单晶体，其特征在于，所述高镍三元单晶体的化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，x+y+z=1，1＞x≥0.7，所述高镍三元单晶体为微米单晶体，颗粒大小D50为1.8-6微米，所述高镍三元单晶体的制备方法如下：

1）按照质量比为30-60%：20-35%：20-40%配置NaCl-KCl-Na₂SO₄熔盐，在干燥环境充分研磨、混匀备用，将高镍三元材料LiNi_xCo_yMn_zO₂所需原料按照化学计量比称取氢氧化锂、碳酸镍、碳酸钴、碳酸锰研磨、混匀备用得到反应物1，其中，氢氧化锂质量比其化学计量比所需量过量5%，熔盐与目标正极材料的质量比为1.1：1~5：1；所述目标正极材料为核壳结构锂电池正极材料，所述核壳结构锂电池正极材料的核是高镍三元单晶体，所述的壳是低镍三元材料纳米包覆层；所述低镍三元材料纳米包覆层的化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，x+y+z=1，0x ≤0.4、1＞z≥0.3；

2）将熔盐与反应物1充分混合、研磨、高温反应：在600~900℃反应3h，随后继续在700~900℃反应10h，反应结束后，降温速率为40~60℃/h，降温至500℃后随炉冷却得到反应产物，该反应产物为混合物；

3）将该反应产物分离、溶剂洗、干燥，所得的高镍三元材料为微米单晶体高镍三元材料为微米单晶体，颗粒大小D50为1.8~6微米。

2.二次熔盐法制备权利要求1所述的核壳结构锂电池正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）配置熔盐：分别称取NaCl、KCl和Na₂SO₄，充分研磨、混匀得到熔盐备用；

2）配置原材料：将制备高镍三元单晶体材料所需的原料锂盐、镍盐、钴盐、锰盐研磨、混匀备用得到反应物1，将制备低镍三元单晶体材料所需的原料锂盐、镍盐、钴盐、锰盐研磨、混匀备用得到反应物2；

3）熔盐法高温合成高镍三元微米单晶体：将步骤1）制备的熔盐与步骤2）的反应物1充分混合、研磨、高温反应，反应结束后，降温后随炉冷却得到混合物1；

4）将混合物1溶于水形成悬浮液，加入反应物2，搅拌溶解、浓缩、干燥、研磨混匀得到混合物2；

5）步骤4）得到的混合物2再次熔盐反应，合成得到低镍三元材料纳米层包覆高镍三元微米单晶体的产物；

6）将步骤5）的产物水洗、分离与收集即得表面修饰的高镍三元单晶体材料。

3.根据权利要求2所述的二次熔盐法制备核壳结构锂电池正极材料的方法，其特征在于，步骤1）的NaCl、KCl和Na₂SO₄的质量比为30-60%：20-35%：20-40%。

4.根据权利要求3所述的二次熔盐法制备核壳结构锂电池正极材料的方法，其特征在于，步骤2）的锂盐为氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、硝酸锂的一种或两种；镍盐为氧化镍、醋酸镍、碳酸镍、氯化镍、硫酸镍的一种或两种；锰盐为二氧化锰、醋酸锰、碳酸锰、氯化锰、硫酸锰的一种或两种；钴盐为四氧化三钴、醋酸钴、碳酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸钴的一种或两种。

5.根据权利要求2所述的二次熔盐法制备核壳结构锂电池正极材料的方法，其特征在于，步骤3）的高温合成步骤分为两个阶段，第一阶段反应温度600-900℃，合成时间2-6h，随后第二阶段反应温度700-900℃，合成时间5-12h。

6.根据权利要求2所述的二次熔盐法制备核壳结构锂电池正极材料的方法，其特征在于，步骤3）的降温速率为20-60℃/h，降温至500℃后随炉冷却。

7.根据权利要求2所述的二次熔盐法制备核壳结构锂电池正极材料的方法，其特征在于，步骤4）搅拌速率为200-500 rpm。

8.根据权利要求2所述的二次熔盐法制备核壳结构锂电池正极材料的方法，其特征在于，步骤5）再次熔盐反应温度为600-800℃，合成时间2-6h。