[发明专利]一种表面梯度结构的高镍正极材料及制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种表面梯度结构的高镍正极材料，其特征在于，所述表面梯度结构的高镍正极材料的化学通式为zLiNi_xM_1-xO₂·(1-z)LiNi_yM′_1-yO₂；

其中，LiNi_xM_1-xO₂作为体相，LiNi_yM′_1-yO₂是表面相，0.6≤x≤1.00，0.33≤y＜0.60，0.03≤z≤0.20，M和M′是Co、Mn、Ti、Al、Mg、Zr、Zn、Cu、Fe、Nb、W和V中的一种或几种，M可以和M′相同，也可以不同。

2.根据权利要求1所述的表面梯度结构的高镍正极材料，其特征在于，在最表面成分和体相成分之间存在金属离子的分布梯度，该金属离子的梯度分布由高温烧结过程引入。

3.根据权利要求1所述的表面梯度结构的高镍正极材料，其特征在于，表面梯度结构层的厚度为20-300nm。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的表面梯度结构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，其制备过程首先制备zNi_xM_1-xP·(1-z)Ni_yM′_1-yP′成分的核壳结构前驱体，然后将该核壳结构前驱体与锂源按照设计的摩尔比研磨一段时间，混合均匀，最后高温煅烧一段时间，zLiNi_xM_1-xO₂·(1-z)LiNi_yM′_1-yO₂高镍正极材料；

其中，Ni_yM′_1-yP′为壳，Ni_xM_1-xP为核，P和P′代表碳酸根(CO₃^2-)或者氢氧根(OH^-1)中的一种，并且P和P′可以相同也可以不同。

5.根据权利要求4所述的表面梯度结构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，zNi_xM_1-xP·(1-z)Ni_yM′_1-yP′成分的核壳结构前驱体的制备采用机械融合共锂化法，包括如下步骤：

1)先用高能球磨机将低镍前驱体Ni_yM′_1-yP′磨成百纳米的颗粒；

2)按照设计的质量比例称取球磨所得低镍前驱体Ni_yM′_1-yP′的纳米颗粒和作为体相的高镍前驱体Ni_xM_1-xP并分散均匀；

3)将上步所得粉末样品倒入机械融合机器中，以适合的转速运行一定的时间，得到具有核壳结构的前驱体zNi_xM_1-xP·(1-z)Ni_yM′_1-yP′。

6.根据权利要求5所述的表面梯度结构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中按照设计的质量比例为低镍前驱体：高镍前驱体≤1:9。

7.根据权利要求5所述的表面梯度结构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中转速区间为2000-5000rpm，运行时间区间为10-60分钟。

8.根据权利要求4所述的表面梯度结构的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述核壳结构前驱体和锂源按照金属和锂摩尔比为1:1到1:1.05之间，研磨时间区间为60分钟，煅烧温度区间600-800℃，煅烧时间区间为10-20小时。