[发明专利]一种用于锂离子二次电池的三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于锂离子二次电池的三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）向中位粒径为3～5μm的三元前驱体A中加入金属氧化物并混合均匀，然后加入锂源并混合均匀得到物料A；向中位粒径为8～12μm的三元前驱体B中加入金属氧化物并混合均匀，然后加入锂源并混合均匀得到物料B；并且向三元前驱体A中加入的所述金属氧化物的质量比例大于向所述三元前驱体B中加入的所述金属氧化物的质量比例；步骤1）的物料A和物料B中，所述金属氧化物均为ZrO₂和SrO的组合；

所述物料A在氧气气氛下于730～780℃焙烧3～20h，所述物料B在氧气气氛下于780～810℃焙烧3～20h，分别相应得到金属元素掺杂量不同的一烧材料A和一烧材料B；

2）将所述一烧材料A加入明胶水溶液A中，将所述一烧材料B加入明胶水溶液B中，分别搅拌10～30分钟，然后在80~120℃条件下烘干，得到相应的凝胶A与凝胶B，然后将凝胶A与凝胶B冷冻干燥；其中，所述明胶水溶液A的明胶质量分数小于所述明胶水溶液B中的明胶质量分数；

3）将冷冻干燥后的凝胶A与凝胶B分别在惰性气体保护下于300～800℃焙烧3～10小时，相应得到表面包覆有不同包覆量的导电碳的二烧材料A和二烧材料B；

4）将二烧材料A和二烧材料B混合，得到中位粒径为6~10μm的三元正极材料；所述二烧材料A和二烧材料B的混合质量比为3:1~1:3。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，向三元前驱体A和三元前驱体B中加入的所述金属氧化物的质量比例分别为100～5000ppm和100～4000ppm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述明胶水溶液A和明胶水溶液B的明胶质量分数分别为0.1%~5%和0.1%~10%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）的物料A与物料B中，锂源中的Li元素与三元前驱体中的Ni、Co、Mn总摩尔量的摩尔比相同，该摩尔比为0.99:1～1.2:1；

所述锂源为LiOH•H₂O、Li₂CO₃或二者的混合物；

所述三元前驱体A和三元前驱体B的结构通式分别为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中0.3≤x≤0.95，0＜y≤0.4，0＜z≤0.3。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）的物料A和物料B中，所述金属氧化物均为ZrO₂和SrO按摩尔比10:1～1:10混合使用。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述三元前驱体A中加入1000～3000ppm的ZrO₂和500～2000ppm的SrO，所述三元前驱体B中加入100～2000ppm的ZrO₂和100～1000ppm的SrO，并且在步骤1）中向所述三元前驱体A中加入的金属氧化物的质量比例大于向所述三元前驱体B中加入的所述金属氧化物的质量比例。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述一烧材料A的晶体结构中Zr元素和Sr元素的总掺杂质量比例为1000～3000ppm，所述一烧材料B的晶体结构中Zr元素和Sr元素的总掺杂质量为100～2000ppm，并且所述一烧材料A的晶体结构中Zr元素和Sr元素的总掺杂质量比例大于一烧材料B的晶体结构中Zr元素和Sr元素的总掺杂质量比例。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中，所述明胶的分子量在30000～130000之间；

步骤2）中，所述一烧材料A与明胶水溶液A的质量比介于1:2~2:1之间；所述一烧材料B与明胶水溶液B的质量比介于1:2~2:1之间。