[发明专利]一种高性能锂离子电池三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能三元锂离子电池正极材料，其特征在于所述三元锂离子电池正极材料由硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按n（Ni）/n（Co）/n（Mn）=0.5:0.2:0.3制备的三元镍钴锰酸锂正极材料且表面包覆偏铝酸锂而成，所述的偏铝酸锂包覆层均匀致密，表面偏铝酸锂包覆量为2.0wt%，偏铝酸锂包覆层厚度约为50nm，包覆改性后材料晶型结构仍为α-NaFO2层状结构，且未发现偏铝酸锂衍射峰；材料的平均粒径约为10μm，一次颗粒粒径约为1μm，振实密度为2.26g/cm3；首次放电容量约为166.99mAh/g，首次充放电效率约为87.5%，3.0C放电容量保持率约为69.33%，未包覆材料容量保持率仅为44.81%；0.5C充/放电循环120次后放电容量保持率为约62.32%，未包覆材料容量保持率仅为16.50%；三元正极材料的倍率及循环性能显著提高；所述三元锂离子电池正极材料通过由氢氧化镍钴锰前驱体的制备、表面包覆氢氧化铝的氢氧化镍钴锰前驱体的制备和表面包覆偏铝酸锂工艺步骤获得：

（1）氢氧化镍钴锰前驱体的制备：将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按n（Ni）/n（Co）/n（Mn）=0.5:0.2:0.3混合，配制成4.0L金属离子总浓度为2mol/L的水溶液；将氢氧化钠配制成5L质量浓度为5.0%的水溶液，氨水配制成3L摩尔浓度为5mol/L的水溶液；然后将混合盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水溶液并流滴加到共沉淀反应釜中并持续搅拌，控制反应釜温度为55℃，搅拌速度为1000rpm，pH=11.8，络合剂浓度为0.4mol/L，反应进行40h后，得到氢氧化镍钴锰前驱体浆料；陈化1h后将其固液分离，反复水洗至滤液pH值为9.0、过滤，去除杂质离子，得到球形氢氧化镍钴锰前驱体；

（2）表面包覆氢氧化铝的氢氧化镍钴锰前驱体的制备：将步骤（1）制得的氢氧化镍钴锰前驱体90g分散于200mL去离子水中，配制成固含量为240g/L的悬浮液，以1mL/min的速率往前驱体悬浮液中滴加入50mL浓度为0.35mol/L的硫酸铝溶液，温度控制在55℃，搅拌速度控制在500rpm，同时以一定速率加入氢氧化钠溶液以控制摩尔比OH^- ：Al³⁺=3：1，反应结束后，进行固液分离，去离子水抽滤冲洗至滤液pH值为9.0，在95℃条件下干燥15h，得到表面包覆3.19wt%氢氧化铝的氢氧化镍钴锰前驱体粉末，氢氧化铝包覆层为絮状形貌，均匀致密，厚度约为200nm；

（3）表面包覆偏铝酸锂的镍钴锰酸锂三元正极材料的制备：将碳酸锂与步骤（2）制得的表面包覆氢氧化铝的氢氧化镍钴锰前驱体按摩尔比1.10：1混合，用10mm的聚四氟乙烯小球进行球磨混合20min，将混合物在空气气氛中，先于500℃条件下烧结12h，再于850℃条件下烧结16h，烧结料经破碎分级后得到表面包覆偏铝酸锂的锂离子电池正极材料球形镍钴锰酸锂粉末。