[发明专利]一种多层结构的锂离子电池用前驱体、正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多层结构的锂离子电池用前驱体，其特征在于，所述前驱体的组成为

xMn(OH)₂-yNi(OH)₂-zCo(OH)₂，其中x+y+z＝1，0.1≤x≤0.5，0.3≤y≤0.8，0≤z≤0.2；

所述前驱体为球形颗粒，具有多层结构，其最内层为Mn_xNi_y-bCo_z-c(OH)_2-2b-2c，中间层为bNi(OH)₂，最外层为cCo(OH)₂，其中0≤b≤y，0≤c≤z；其中Ni元素的作用为提供高容量，Co元素的作用为提升倍率性能，Mn元素的作用为稳定材料结构；

所述多层结构的锂离子电池用前驱体采用以下步骤制备而成：

分阶段将Mn、Ni、Co的金属盐溶液、氢氧化钠溶液、络合剂溶液通入反应釜中在惰性气体保护下进行反应；

将反应后的产物经过过滤、洗涤、干燥，得到锂离子电池用前驱体；

所述分阶段将Mn、Ni、Co的金属盐溶液、氢氧化钠溶液、络合剂溶液通入反应釜中在惰性气体保护下进行反应，包括：

分别配置适量的Mn、Ni、Co的金属盐溶液，先将Mn的金属盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水加入反应釜中进行反应；

当Mn的金属盐溶液消耗完毕后，通入Ni的金属盐溶液，消耗完毕后再通入Co的金属盐溶液，此过程中氢氧化钠溶液、氨水持续通入，并保持pH、温度、搅拌不变。

2.一种权利要求1所述多层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

分阶段将Mn、Ni、Co的金属盐溶液、氢氧化钠溶液、络合剂溶液通入反应釜中在惰性气体保护下进行反应；

将反应后的产物经过过滤、洗涤、干燥，得到锂离子电池用前驱体；

所述分阶段将Mn、Ni、Co的金属盐溶液、氢氧化钠溶液、络合剂溶液通入反应釜中在惰性气体保护下进行反应，包括：

分别配置适量的Mn、Ni、Co的金属盐溶液，先将Mn的金属盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水加入反应釜中进行反应；

当Mn的金属盐溶液消耗完毕后，通入Ni的金属盐溶液，消耗完毕后再通入Co的金属盐溶液，此过程中氢氧化钠溶液、氨水持续通入，并保持pH、温度、搅拌不变。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液是硫酸盐溶液、草酸盐溶液、硝酸盐溶液、乙酸盐溶液、氯化物溶液中的一种。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂溶液是氨水、EDTA、硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、碳酸二氢铵中的一种。

5.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料的组成为Li_1+aMn_xNi_yCo_zO₂，其中

x+y+z＝1，0.1≤x≤0.5，0.3≤y≤0.8，0≤z≤0.2，0≤a≤0.15；

所述正极材料具有多层结构，其内层为Li_1+a1Mn_x1Ni_y1Co_z1O₂，中间层为Li_1+a2Mn_x2Ni_y2Co_z2O₂，外层为Li_1+a3Mn_x3Ni_y3Co_z3O₂，其中x1≠x2≠x3，y1≠y2≠y3，z1≠z2≠z3，x1+y1+z1＝1，x2+y2+z2＝1，x3+y3+z3＝1，0.5≤x1≤1.0，0.5≤y2≤1.0，0.5≤

z3≤1.0；

所述正极材料采用以下步骤制备而成：

将权利要求1所述前驱体与锂盐混合均匀，结合不同元素在烧结过程中的扩散难易程度不同，配合烧结得到多层结构的镍钴锰酸锂正极材料。