[发明专利]一种复合高镍三元掺混磷铁正极材料的制备方法及应用

权利要求书

1.一种复合高镍三元掺混磷铁正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将镍、钴、锰金属混合均匀后于氮气保护条件下熔融，喷雾造粒，得第一粒级镍钴锰合金粉和第二粒级镍钴锰合金粉，所述第一粒级镍钴锰合金粉的粒级小于第二粒级镍钴锰合金粉；

（2）分别将第一粒级镍钴锰合金粉和第二粒级镍钴锰合金粉高温氧化处理，得第一粒级镍钴锰合金氧化物和第二粒级镍钴锰合金氧化物；

（3）分别在第一粒级镍钴锰合金氧化物和第二粒级镍钴锰合金氧化物中加入氨水，然后在氩气气氛中同时加入镍盐、钴盐和锰盐的混合液及氨水和碱水的混合液，加热反应，过滤，洗涤后，得第一粒级镍钴锰合金氧化物/氢氧化物和第二粒级镍钴锰合金氧化物/氢氧化物；

（4）分别将第一粒级镍钴锰合金氧化物/氢氧化物和第二粒级镍钴锰合金氧化物/氢氧化物与氢氧化锂混合均匀，在氧气气氛中，高温烧结，得第一粒级复合高镍三元正极材料和第二粒级复合高镍三元正极材料；

（5）将第一粒级复合高镍三元正极材料和第二粒级复合高镍三元正极材料混合均匀，得复合高镍三元正极材料；

（6）将复合高镍三元正极材料和磷酸铁锂掺混，球磨处理，即得复合高镍三元掺混磷铁正极材料；

步骤（3）中，所述氨水的浓度为2~5mol/L；所述镍盐、钴盐和锰盐的混合液中镍离子、钴离子和锰离子的摩尔比为x₂：y₂：z₂，其中0＜x₂≤1，0＜y₂≤1，0x₂+y₂≤1，并且x₂+y₂+z₂=1；总金属浓度为0.2~3mol/L；所述氨水和碱水的混合液中，氨水浓度为1~5mol/L，碱水浓度为1~3mol/L；其中，所述第一粒级镍钴锰合金氧化物中所加入的氨水和碱水的混合物的氨碱摩尔比为0.37；所述第二粒级镍钴锰合金氧化物中所加入的氨水和碱水的混合物的氨碱摩尔比为0.65；加热反应的温度为50~60℃，时间为3~5h；

步骤（4）中，所述第一粒级复合高镍三元正极材料的粒径为3~5μm，振实密度为2.46g/cm³，压实密度为3.45 g/cm³；所述第二粒级复合高镍三元正极材料的粒径为15~23μm，振实密度为2.89g/cm³，压实密度为3.63 g/cm³；

步骤（6）中制得的复合高镍三元掺混磷铁正极材料的粒径为4~25μm。

2.根据权利要求1所述的一种复合高镍三元掺混磷铁正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，高温烧结的温度为600～1050℃，时间为3~15h。

3.根据权利要求1所述的一种复合高镍三元掺混磷铁正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述第一粒级复合高镍三元正极材料和第二粒级复合高镍三元正极材料的混合质量比为（1~10）：10。

4.根据权利要求1所述的一种复合高镍三元掺混磷铁正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述镍、钴、锰的摩尔比为x₁：y₁：z₁，其中0＜x₁＜1，0＜y₁≤1，0x₁+y₁≤1，并且x₁+y₁+z₁=1。

5.根据权利要求1所述的一种复合高镍三元掺混磷铁正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，高温氧化处理的温度为400～1000℃，时间为0.5～10h。

6.根据权利要求1所述的一种复合高镍三元掺混磷铁正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述第一粒级镍钴锰合金氧化物/氢氧化物或第二粒级镍钴锰合金氧化物/氢氧化物与氢氧化锂的混合摩尔比为（1~1.05）：1。