[发明专利]一种多元素包覆核壳结构锂离子正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

称取一定比例的碳酸锂和镍钴锰前驱体，并于高速混合机中混匀后进入辊道窑中进行一次烧结，得到一次烧结品；

对所述一次烧结品进行粉碎细化，得到细化料，并将其输送至流化床中充分流化分散，得到待包覆基体物料；

称取铝元素包覆剂，于含有分散剂的溶液中液化分散得到混合溶液，再经流化床雾化口加入流化床中，实现对所述待包覆基体物料的雾化包覆，同时迅速固化干燥，得到铝元素包覆的镍钴锰酸锂材料；

称取碳元素包覆剂，于含有分散剂的溶液中液化分散得到混合溶液，再经流化床雾化口加入流化床中，实现对所述铝元素包覆的镍钴锰酸锂材料的雾化包覆，同时迅速固化干燥，得到碳元素包覆外层-铝元素包覆内层的镍钴锰酸锂材料；

所述碳元素包覆外层-铝元素包覆内层的镍钴锰酸锂材料进入辊道窑中进行二次烧结，最终得到多元素包覆核壳结构锂离子正极材料。

2.根据权利要求1所述的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳酸锂和镍钴锰前驱体的摩尔比为0.55-1.5:1，一次烧结温度为800-950℃，烧结时间为10-15h。

3.根据权利要求1所述的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，对所述一次烧结品进行粉碎细化所用装置选自机械式粉碎机、气流粉碎机、研磨机和低温粉碎机中的至少一种，将细化料输送至流化床的输送方式为带式输送、链式输送、螺旋输送、振动输送、正压输送和负压输送中的至少一种，细化料的输送质量为1-1000kg。

4.根据权利要求1所述的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，将所述细化料输送至流化床中充分流化分散所采用的流化方式为底部气吹、侧部气吹、底部桨叶搅拌和中部桨叶搅拌中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，在所述铝元素包覆的镍钴锰酸锂材料制备步骤中，流化床进风温度为100-250℃，固化干燥条件为热风干燥15-40min；

在所述碳元素包覆外层-铝元素包覆内层的镍钴锰酸锂材料制备步骤中，流化床进风温度为50-150℃，固化干燥条件为热风干燥15-30min。

6.根据权利要求1所述的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述铝元素包覆剂的添加量为待包覆基体物料质量的0.5％，铝元素包覆剂选自乙氧基铝、苷氨酸铝、氟铝酸铵、Al₂O₃、Al(OH)₃、异丙醇铝、六氟铝酸钠和仲丁醇铝中的至少一种，所述碳元素包覆剂的添加量为待包覆基体物料质量的1.0％，碳元素包覆剂选自石墨烯、多巴胺、间苯二酚-甲醛树脂、聚乙烯吡咯烷酮、单宁酸、葡萄糖、糊精、乙酸和柠檬酸中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，在所述铝元素包覆的镍钴锰酸锂材料和碳元素包覆外层-铝元素包覆内层的镍钴锰酸锂材料的制备步骤中，所用分散剂选自蒸馏水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、环乙醇、丙酮、环已酮、邻苯二甲酸二乙酯、甘油、喹啉和2-乙基己醇中的至少一种，流化床雾化口的雾化方式为顶喷、底喷和侧喷中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，铝元素包覆剂与分散剂的质量比为1:(1-1000)，碳元素包覆剂与分散剂的质量比为1:(1-2000)。

9.根据权利要求1所述的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述二次烧结温度为700-800℃，烧结时间为5-10h。

10.根据权利要求1-9中任一项所述制备方法得到的多元素包覆核壳结构锂离子正极材料，其特征在于，所述材料由镍钴锰酸锂正极材料和包覆在其表面的铝元素包覆内层和碳元素包覆外层组成；

铝元素包覆内层厚度为2-10nm，碳元素包覆外层厚度为3-20nm。