[发明专利]梯度高镍单晶三元材料及其制备方法和使用该材料的电池

权利要求书

1.一种梯度高镍单晶三元材料的制备方法，其中，该制备方法包括：

（1）采用纳米级高镍三元材料颗粒作为晶核；

（2）所述晶核与第一含镍钴锰溶液进行第一共沉淀反应，在第一共沉淀反应完成的溶液中加入第二含镍钴锰溶液进行第二共沉淀反应，依此方法进行n次共沉淀反应；第一含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液中的镍元素占镍钴锰总金属元素的摩尔含量呈梯度降低、锰元素占镍钴锰总金属元素的摩尔含量呈梯度增加；

（3）将第n次共沉淀反应的产物、锂源和晶核进行混合，并在含氧气氛下煅烧；

其中，n≥3；

所述晶核的平均粒径为100-200nm；

所述纳米级高镍三元材料的结构式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，其中，x为0.8-0.95，y为0.025-0.1；

步骤（2）中，晶核的添加量为以投入量计的所有含镍钴锰溶液中的镍钴锰盐总重量的1-5%；

步骤（3）中，所述煅烧的条件包括：第一阶段升温至400-600℃煅烧2-6h，第二阶段升温至700-900℃煅烧8-16h，第一阶段的升温速率为5-10℃/min，第二阶段的升温速率为5-10℃/min；

步骤（3）中，所述晶核的添加量为第n次共沉淀反应的产物总重量的1-5%。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述晶核采用高镍三元材料球磨制得。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤（2）中，参与反应的第一含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液均采用络合溶液。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，形成络合溶液所用的络合剂为碱性溶液。

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤（2）中，共沉淀反应的条件包括：pH为10-13，温度为50-80℃。

6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤（2）中，第n含镍钴锰溶液较第n-1含镍钴锰溶液的镍元素占镍钴锰总金属元素的摩尔含量降低10%-50%，第n含镍钴锰溶液较第n-1含镍钴锰溶液的锰元素占镍钴锰总金属元素含量增加40%-50%。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，第一含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液的镍钴锰总金属元素浓度各自独立地为1-5mol/L。

8.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，第n含镍钴锰溶液的体积小于第1含镍钴锰溶液至第n-1含镍钴锰溶液中任一溶液的体积。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，第1含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液的用量各自独立地为0.1-30L。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，第1含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液的用量各自独立地为0.3-20L。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，第1含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液的用量各自独立地为0.5-10L。

12.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，步骤（2）中，第n次共沉淀反应完成后的溶液还包括经过陈化处理，所述陈化的时间为10-20h，温度为50-80℃。

13.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，以元素计，锂源的添加量与第n次共沉淀反应的产物中镍钴锰总量的摩尔比为1-1.3:1。

14.根据权利要求13所述的制备方法，其中，镍钴锰溶液中的镍钴锰盐以硫酸盐、硝酸盐和乙酸盐中的至少一种形式存在。