[发明专利]一种单晶型富锂层状-尖晶石复合正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种单晶型富锂层状-尖晶石复合正极材料，其特征在于：该复合正极材料的分子式为xLi[Li_0.2Ni_0.2-yMn_0.6-yM_2y]O₂·(1-x)Li[Ni_0.5-2.5yMn_1.5-2.5yM_5y]O₄，其中0＜x＜1，0≤y≤0.05，M为Co、Zr、Al、Mg、Ti、Y、B、Sr、Mo、V、La、Ba、Nb、W或Ta中的一种或多种的组合；所述的复合正极材料经过酸洗、热处理后在表面形成氧化物包覆层，所述的氧化物包覆层的分子式为Li_αNi_βMn_γM_δO_η，其中0.5＜α＜1.2，β+γ+δ＝1，2≤η≤2.5。

2.根据权利要求1所述的单晶型富锂层状-尖晶石复合正极材料，其特征在于：所述的复合正极材料由前驱体和锂源混合后焙烧而成；所述的前驱体的平均粒径D50为2-5μm；所述的前驱体的粒度分布(D90-D10)/D50＝0.5-1.0；所述的前驱体的一次晶粒呈薄片状并插向前驱体内核，一次晶粒的长度为500-1000nm，厚度为50-100nm；所述的前驱体的振实密度为0.5-1.5g/cm³，比表面积为10-30m²/g。

3.根据权利要求2所述的单晶型富锂层状-尖晶石复合正极材料，其特征在于：所述前驱体的化学式为Ni_0.25Mn_0.75(OH)₂。

4.权利要求1-3中任一项所述的单晶型富锂层状-尖晶石复合正极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)前驱体的制备：

将可溶性镍盐、锰盐混合后配置成混合盐溶液，在反应釜内通入保护性气体，加入所述的混合盐溶液、碱溶液、络合剂进行共沉淀反应，反应3-5h后调节混合液的pH值，直至产物粒度增长到所需粒径后停止反应，反应完成后将得到的混合液经过陈化、过滤、洗涤、干燥后得到薄片状组成的前驱体Ni_0.25Mn_0.75(OH)₂；

(2)复合正极材料的制备；

将所述的前驱体和锂源、添加剂混合混匀，高温焙烧，焙烧后的产物经冷却、粉碎、筛分得到过程品，在有机酸稀溶液中加入所述的过程品，搅拌后加热，待至粘稠状时烘干，得到粉末样品，将粉末样品低温焙烧、冷却、筛分后得到所述的复合正极材料。

5.根据权利要求4所述的单晶型富锂层状-尖晶石复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的可溶性镍盐与锰盐的摩尔比为Ni:Mn＝1:3；所述的可溶性镍盐为硫酸镍、氯化镍、硝酸镍或醋酸镍中的至少一种；所述的锰盐为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰或醋酸锰中的至少一种；所述的混合盐溶液的浓度为1-3mol/L；所述的碱溶液的浓度为2-10mol/L；所述的碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化锂溶液中的至少一种；所述的络合剂为浓度为2-20mol/L的络合剂溶液；所述的络合剂中含有铵根；所述的络合剂为氨水、碳酸氢氨或碳酸铵中的至少一种的混合溶液；保护性气体为氮气、氩气或其他惰性气体中的一种。

6.根据权利要求4所述的单晶型富锂层状-尖晶石复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中的共沉淀反应的反应条件如下：搅拌速度为300-1000r/min，温度为40-70℃，p H值为12-13，铵根的浓度为3-8g/L；反应3-5h后混合液的pH值为11-12；所述的所需粒径具体为：平均粒径D50为2-5μm，粒度分布(D90-D10)/D50＝0.5-1.0。