[发明专利]一种三元正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料包括一次颗粒和由一次颗粒组成的二次颗粒，所述的一次颗粒和/或二次颗粒为三维镂空结构，所述三元正极材料为立方体结构，所述三元正极材料通过如下方法制得：

（1）采用水热法制备三维金属有机骨架前驱体粉末材料；

（2）将步骤（1）制得的前驱体粉末材料进行预烧；

（3）对步骤（2）预烧后的材料进行掺锂-一步煅烧-与包覆剂混合-二步煅烧，得到所述三元正极材料；

其中，步骤（1）具体包括：

（A）配制金属盐溶液，记为溶液I；

（B）配制含有络合剂和金属有机框架基体材料的溶液，记为溶液II；

（C）将溶液I和溶液II混合，进行水热反应；

（D）将水热反应后的溶液进行抽滤、洗涤和干燥后，得到所述的三维金属有机骨架的前驱体粉末材料。

2.如权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料包括金属有机骨架和包覆剂。

3.如权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料的组成为LiNi_xMn_yCo_zM_(1-x-y-z)O₂，其中0.5＜x＜0.7，0.05≤y≤0.3，0＜z≤0.2。

4.如权利要求3所述的三元正极材料，其特征在于，所述M为Mg、Ba、B、Al、Si、P、Ti、Zr、Nb或W中任意一种或至少两种的组合。

5.如权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料的粒径为1~3μm。

6.如权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料的壁厚0.1~0.4μm。

7.如权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料的六个面的每个孔径为0.5~2μm。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：

（1）采用水热法制备三维金属有机骨架前驱体粉末材料；

（2）将步骤（1）制得的前驱体粉末材料进行预烧；

（3）对步骤（2）预烧后的材料进行掺锂-一步煅烧-与包覆剂混合-二步煅烧，得到所述三元正极材料；步骤（1）具体包括：

（A）配制金属盐溶液，记为溶液I；

（B）配制含有络合剂和金属有机框架基体材料的溶液，记为溶液II；

（C）将溶液I和溶液II混合，进行水热反应；

（D）将水热反应后的溶液进行抽滤、洗涤和干燥后，得到所述的三维金属有机骨架的前驱体粉末材料。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（A）所述的金属盐包括镍盐、钴盐和锰盐。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐、钴盐及锰盐的摩尔比为5~7：1~3：1~2。

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐包括硫酸镍、氯化镍或硝酸镍中的任意一种或至少两种的组合。

12.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述钴盐包括硫酸钴、氯化钴或硝酸钴中的任意一种或至少两种的组合。

13.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述锰盐包括硫酸锰、氯化锰或硝酸锰中的任意一种或至少两种的组合。

14.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述溶液I的浓度为0.2~1mol/L。

15.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述配制溶液的方法为搅拌。