[发明专利]一种一次颗粒表层重构的高镍正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种一次颗粒表层重构的高镍正极材料，其特征在于：所述材料的化学式为Li(Ni_xCo_1-x)_1-y-zM_yN_zO₂，其中0.7＜x＜1，0＜y≤0.1，0＜z＜0.1，且y：z＝m:1-m，0.6＜m＜1；所述材料以层状镍钴正极材料为基体，金属元素M、N掺杂在基体一次颗粒的表层，且一次颗粒表层的最外层为岩盐相NiO薄层；其中，金属元素M为Ti、Mo、W或Y；金属元素N为Al或Ga；岩盐相NiO薄层厚度为2-10nm。

2.如权利要求1所述的一种一次颗粒表层重构的高镍正极材料，其特征在于：所述岩盐相NiO薄层的厚度为2-5nm。

3.一种如权利要求1或2所述的一次颗粒表层结构重构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于：所述方法具体步骤如下：

(1)采用共沉淀法制备得到镍钴正极材料前驱体；

(2)将镍钴正极材料前驱体置于50mL以上无水乙醇中，加入水之后搅拌，得到混悬液Ⅰ；其中，镍钴正极材料前驱体与水的用量比例为2g：2-5mL；

(3)将可水解的M金属有机物溶于10mL以上的无水乙醇中，搅拌混合均匀后滴入混悬液Ⅰ中，50-60℃下水浴加热搅拌3-6h，得到混悬液Ⅱ；

(4)将可水解的N金属有机物分散于10mL以上的无水乙醇中得到分散液，将所述分散液逐滴加入到步骤(3)所述混悬液Ⅱ中，60-80℃下水浴加热搅拌至完全蒸干；蒸干后得到的材料置于无水乙醇中，离心分离，分离后得到的固体于60-80℃下真空干燥12-30h，得到一次颗粒表层附着金属氧化物的材料；其中，所述M金属有机物与N金属有机物的总摩尔数与镍钴正极材料前驱体的摩尔数之比为0.005-0.05:1；M金属有机物与N金属有机物的摩尔比为m:1-m，其中0.6＜m＜1；

(5)将步骤(4)得到的材料与LiOH·H₂O按照1:0.98-1:1.02的摩尔比混合均匀后，于O₂气氛下分阶段煅烧：第一阶段于450-550℃下煅烧4-6h，第二阶段于690-750℃下煅烧12-18h，第三阶段于710-780℃下煅烧6-10h，最终得到一种一次颗粒表层结构重构的高镍正极材料。

4.如权利要求3所述的一种一次颗粒表层结构重构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述共沉淀法为：将镍的可溶性无机盐和钴的可溶性无机盐用去离子水配制成混合盐溶液，氢氧化钠和氨水配制成混合碱溶液；在反应器加入去离子水作为反应基底液，去离子水的量没过搅拌器即可，滴入氨水，调整pH为10.5-11.5，通入氩气保护，以600-800r/min的速度进行搅拌，向反应容器中匀速滴加混合盐溶液、混合碱溶液，控制进料时间为8-48h，同时控制反应的温度稳定在50-60℃，pH稳定在10.5-12.5范围内，进料结束后继续通入氩气继续搅拌10-12h，将得到的产物过滤、洗涤、干燥得到一种镍钴正极材料前驱体；

其中，所述水为去离子水纯度以上的水；

所述镍的可溶性无机盐、钴的可溶性无机盐按镍与钴的摩尔比为x：1-x配制成镍、钴离子总浓度为1.0-4.0mol L^-1的混合盐溶液，其中0.7x1；

所述氢氧化钠与氨水按照摩尔比0.4-4:1配制成氢氧化钠浓度为0.1-0.6mol L^-1的混合碱溶液。

5.如权利要求4所述的一种一次颗粒表层结构重构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于：所述镍的可溶性无机盐、钴的可溶性无机盐按镍与钴的摩尔比为x：1-x配制成镍、钴离子总浓度为1.0-4.0mol L^-1的混合盐溶液，其中0.9x1。

6.如权利要求3所述的一种一次颗粒表层结构重构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，第一阶段和第二阶段的升温速率分别独立为2-5℃/min。