[发明专利]双层结构的锂离子电池用前驱体、正极材料及制备方法

权利要求书

1.一种双层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，所述前驱体包括内核以及包覆在内核外表面的外层；内核的材料的化学式为Ni_xCo_yMn_1-x-y-aM_a(OH)₂，其中，0.3＜x＜1，0＜y＜0.7，0＜a≤0.05，M为Ti、Y中的一种或几种；外层的材料的化学式为Ni_xCo_yMn_1-x-y-bN_b(OH)₂，其中，0.3＜x＜1，0＜y＜0.7，0＜b≤0.05，N为Zr、B中的一种或几种；所述方法包括以下步骤：

(1)按照摩尔比Ni：Co：Mn：M为x：y：(1-x-y-a)：a的比例将可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐、掺杂元素M对应的可溶性M盐混合，得到第一混合盐溶液，其中，0.3＜x＜1，0＜y＜0.7，0＜a≤0.05，掺杂元素M为Ti、Y中的一种或几种；

(2)按照摩尔比Ni：Co：Mn：N为x：y：(1-x-y-b)：b的比例将可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐、掺杂元素N对应的可溶性N盐混合，得到第二混合盐溶液，其中，0.3＜x＜1，0＜y＜0.7，0＜b≤0.05，掺杂元素N为Zr、B中的一种或几种；

(3)将第一混合盐溶液、碱溶液、氨水分别加入到含有底液的反应釜中，向含有底液的反应釜中通入惰性气体后搅拌进行第一次共沉淀反应，得到平均粒度为2μm～10μm的第一浆料；第一次共沉淀反应的工艺条件为：反应温度为40℃～70℃、反应pH为11.5～12.5、氨浓度为15g/L～25g/L、搅拌速度为200rpm～250rpm；

(4)将第二混合盐溶液、碱溶液、氨水分别加入到步骤(3)的反应釜中进行第二次共沉淀反应，当第一浆料的颗粒外层厚度为1μm～5μm时停止进料，陈化、离心洗涤、干燥，得到双层结构的锂离子电池用前驱体；第二次共沉淀反应的工艺条件为：反应温度为40℃～70℃、反应pH为11～11.5、氨浓度为30g/L～50g/L、搅拌速度为150rpm～200rpm。

2.根据权利要求1所述的双层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，所述内核的平均粒度为2μm～10μm，所述外层的厚度为1μm～5μm。

3.根据权利要求1所述的双层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中可溶性镍盐为硫酸镍、氯化镍、硝酸镍中的一种或多种；可溶性钴盐为硫酸钴、氯化钴、硝酸钴中的一种或多种；可溶性锰盐为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰中的一种或多种；可溶性M盐为硫酸盐、氯盐、硝酸盐中的一种或多种；步骤(2)中可溶性N盐为硫酸盐、氯盐、硝酸盐中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的双层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(1)第一混合盐溶液中镍离子的浓度、钴离子的浓度、锰离子的浓度、M离子的浓度之和为1mol/L～3mol/L；步骤(2)第二混合盐溶液中镍离子的浓度、钴离子的浓度、锰离子的浓度、N离子的浓度之和为1mol/L～3mol/L。

5.根据权利要求1所述的双层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中碱溶液的浓度和步骤(4)中碱溶液的浓度均为3mol/L～5mol/L，步骤(3)中碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，步骤(4)中碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液；步骤(3)中氨水的浓度和步骤(4)中氨水的浓度均为6mol/L～8mol/L。

6.根据权利要求1所述的双层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中底液为氨水和氢氧化钠溶液的混合物，底液的pH为12～12.5，底液中氨浓度为15g/L～20g/L。

7.根据权利要求1所述的双层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，第一次共沉淀反应的时间和第二次共沉淀反应的时间之和为80h～120h。