[发明专利]一种核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

（1）采用镍钴锰氢氧化物前驱体与锂源混合，在氧气气氛中烧结，造粒，制成颗粒状的高镍单晶镍钴锰酸锂，所述镍钴锰氢氧化物前驱体为下式所示化合物：Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂，0.6x≤0.95，0.01≤y≤0.2，1-x-y＞0；

（2）将镍钴锰酸锂加入水中调制成浆料，然后进行砂磨，制成纳米镍钴锰酸锂浆料，所述镍钴锰酸锂为下式所示化合物：Li_b(Ni_rCo_sMn_t)O₂，0.9≤b≤1.05，0.2≤r≤0.5，0.15≤s≤0.5，0.15≤t≤0.5，r+s+t=1；

（3）将步骤（1）制备的高镍单晶镍钴锰酸锂、含金属元素的添加剂加入步骤（2）制备的纳米镍钴锰酸锂浆料中，搅拌得混匀料，喷雾干燥得中间产品，将所得中间产品在氧气气氛中烧结，制成所述核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料；其中所述金属元素为选自Mg、Al、Zr、Ti和W中的一种或多种；

制成的所述核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料包括核层以及设置在所述核层外表面的壳层，所述核层与所述壳层构成核壳结构；其中，所述核层的材料为如下通式（Ⅰ）所示的化合物：Li_a(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂（Ⅰ），式中，1.0≤a≤1.15，0.6x≤0.95，0.01≤y≤0.2，1-x-y＞0，所述核层的材料为单晶型；所述壳层的材料为如下通式（Ⅱ）所示的化合物：Li_b(Ni_iCo_jMn_kM_1-i-j-k)O₂ （Ⅱ），式中，M选自Mg、Al、Zr、Ti和W中的一种或多种，0.9≤b≤1.05，0.2≤i≤0.5，0.15≤j≤0.5，0.15≤k≤0.5，1-i-j-k＞0。

2.根据权利要求1所述的核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述镍钴锰氢氧化物前驱体的粒径D₅₀为1~8微米；和/或，步骤（1）中，所述锂源为氢氧化锂或碳酸锂或二者的组合；和/或，步骤（1）中，所述氧气气氛中的氧含量大于等于85%；和/或，步骤（1）中，所述锂源中的锂与所述镍钴锰氢氧化物前驱体中镍、钴和锰元素总和的摩尔比为1.00~1.15:1；和/或，步骤（1）中，所述烧结在400-1100℃下进行。

3.根据权利要求1所述的核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，加入水中的所述镍钴锰酸锂的粒径D₅₀为4~30微米；和/或，步骤（2）中，研磨后，所述纳米镍钴锰酸锂浆料中镍钴锰酸锂的粒径D₅₀为50~180nm。

4.根据权利要求1所述的核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述含金属元素的添加剂为选自Mg的化合物、Al的化合物、Zr的化合物、Ti的化合物和W的化合物中的一种或多种的组合；和/或，步骤（3）中，所述添加剂中所含金属元素与所述步骤（2）制备的纳米镍钴锰酸锂浆料中镍、钴和锰元素总和的投料摩尔比为0.01~0.10∶1。

5.根据权利要求1所述的核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述烧结的温度为750-1000℃；和/或，步骤（3）中，所述烧结的时间为5-15h；和/或，步骤（3）中，所述氧气气氛中的氧含量大于等于85%；和/或，步骤（3）中，控制所述核壳型高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料中，所述核层与所述壳层的质量比为10-200∶1。