[发明专利]一种铷掺杂浓度梯度三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种铷掺杂浓度梯度三元正极材料，其特征在于化学表达式为Li_1-xRb_xNi_1-a-bCo_aMn_bO₂，其中，0.01≤x≤0.1，0.1≤a≤0.2，0.1≤b≤0.3，0.5≤1-a-b≤0.8；锰、钴元素的含量在所述铷掺杂浓度梯度三元正极材料由内到外呈递增趋势，镍元素的含量在所述铷掺杂浓度梯度三元正极材料由内到外呈递减趋势。

2.一种铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于它由一种浓度梯度三元正极材料前驱体与锂源、铷源按照所含元素Li：Rb：(Ni+Co+Mn)＝（0.9-0.99）：(0.01-0.1)：1的化学计量比均匀混合后，进行煅烧得到的；其中，所述的浓度梯度三元正极材料前驱体为浓度梯度的镍钴锰氢氧化物，化学表达式为Ni_1-a-bCo_aMn_b (OH )₂（0.1≤a≤0.2，0.1≤b≤0.3，0.5≤1-a-b≤0.8），制备方法包括以下步骤：

步骤一：按化学分子表达式中各元素的化学计量比将镍可溶性盐、钴可溶性盐与锰可溶性盐溶解于去离子水中，得到镍钴锰溶液；分别配置两种不同浓度的镍钴锰溶液，分别命名为高镍含量镍钴锰溶液和低镍含量镍钴锰溶液；另外配制一定浓度的氢氧化钠溶液；

步骤二：将低镍含量镍钴锰溶液不断泵入装有高镍含量镍钴锰溶液的容器中，并不断搅拌，与此同时，将该高镍含量镍钴锰溶液持续泵入装有适当体积的氢氧化钠溶液作为底液的反应釜中，并且反应釜中通入保护气氛并且持续加热，并泵入氢氧化钠溶液调节反应体系的pH不变，进行共沉淀反应，得到含有所述的浓度梯度三元正极材料前驱体的悬浮液；

步骤三：将步骤二得到的悬浮液过滤分离，洗涤干燥，得到浓度梯度三元正极材料的前驱体Ni_1-a-bCo_aMn_b(OH )₂。

3.根据权利要求2所述的铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于步骤一中，镍可溶性盐、钴可溶性盐与锰可溶性盐按元素镍、钴、锰的摩尔比为1-a-b：a：b投料，两种不同浓度的镍钴锰溶液中，镍钴锰总金属（Ni+Co+Mn）离子浓度均为1-10mol/L。

4.根据权利要求2所述的铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于步骤一中,所述的镍可溶性盐、钴可溶性盐与锰可溶性盐均为硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐或氯化物等中的任意一种；步骤一中，氢氧化钠溶液的浓度为0.15-0.5 mol/L。

5.根据权利要求2所述的铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于步骤二中，低镍含量镍钴锰溶液和高镍含量镍钴锰溶液、底液的体积比为1:（1-9）：（1-5）。

6.根据权利要求2所述的铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于步骤二中，反应釜中反应温度为50-70℃，搅拌速度为500-1200rpm/min，共沉淀反应时间为12-24h。

7.根据权利要求2所述的铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于步骤二中，低镍含量镍钴锰溶液以1-2.5ml/min的流速注入高镍含量镍钴锰溶液，同时高镍含量镍钴锰溶液以5-10ml/min的速率注入反应釜中；低镍含量镍钴锰溶液、高镍含量镍钴锰溶液与氢氧化钠溶液同时开始加料，待高镍含量镍钴锰溶液反应完后，即停止反应。

8.根据权利要求2所述的铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，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。

9.根据权利要求2所述的铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于锂源为氢氧化锂、碳酸锂、氯化锂中的任意一种，铷源为氯化铷、碳酸铷、氢氧化铷中的任意一种。

10.根据权利要求2所述的铷掺杂浓度梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于前驱体与锂源、铷源的混合物在氧气或空气气氛下于管式炉中煅烧，先在400-600℃保温4-8h，随后升温至650-900℃烧结8-12h；其中，两段煅烧过程的升温速率皆为1-3℃/min。