[发明专利]一种高倍率三元正极材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种高倍率三元正极材料，其特征在于，所述高倍率三元正极材料包括基材和基材表面的包覆层，所述基材为锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂，所述包覆层含有钨和铝，其中，所述锆的掺杂量为所述镍钴锰酸锂质量的1000ppm-3000ppm，所述硼的掺杂量为所述镍钴锰酸锂质量的1000ppm -2000ppm，所述包覆层内钨的包覆量为所述镍钴锰酸锂质量的2000ppm-4000ppm，所述包覆层内铝的包覆量为所述镍钴锰酸锂质量的1000ppm -2000ppm。

2.一种根据权利要求1所述的高倍率三元正极材料的制备方法，其特征在于，其包括：将锆掺杂的镍钴锰前驱体与锂源、硼源混合后进行第一次烧结，得到锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂，再将所述锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂与钨源、铝源混合后进行第二次烧结，制得所述高倍率三元正极材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第一次烧结的条件为：将所述锆掺杂的镍钴锰前驱体、锂源和硼源混合均匀后，在空气气氛中，以2℃/min -3℃/min的升温速率升温至750℃-790℃保温10h-16h，冷却后过400目筛，得到一次颗粒为细长型的类球形颗粒。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锂源与所述锆掺杂的镍钴锰前驱体的摩尔比为1.07-1.12：1，所述锂源选自碳酸锂、硝酸锂和氢氧化锂中的一种或几种；以硼元素含量计算，所述硼源的加入量为所述锆掺杂的镍钴锰前驱体质量的0.05%-0.3%，所述硼源选自硼酸或氧化硼，颗粒粒径≤50μm。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，第二次烧结的条件为：将所述锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂、钨源和铝源混合均匀后，在空气气氛中，以2℃/min -3℃/min的速率升温到450℃-600℃保温6h-12h，过筛后得到表面包覆层含有钨和铝的高倍率三元正极材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钨源的加入量为所述锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂质量的2000ppm-4000ppm，钨源选自氧化钨，颗粒粒径≤300nm；所述铝源的加入量为所述锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂质量的1000ppm-2000 ppm，铝源选自氧化铝，颗粒粒径≤40nm。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述锆掺杂的镍钴锰前驱体的制备包括以下步骤：按比例将镍源、钴源、锰源、锆源溶于水中，配成总浓度2 mol/L的混合溶液，将2 mol/L的混合溶液、2.5 mol/L NH₃·H₂O和8 mol/L NaOH三股物料并流加入反应容器中，在惰性气氛氛围中，控制搅拌速度为600rpm-1000rpm，温度为53℃，pH值为11-12，反应25h-35h后，产物经陈化、过滤后洗涤至前驱体中Na⁺含量为300 ppm-400ppm，在120℃下真空干燥10h-14h后，用标准400目筛过筛后得到类球形前驱体。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述锆掺杂的镍钴锰前驱体的组成为：(Ni_0.5 Co_0.2Mn_0.3)_1-xZr_x(OH)₂，其中，0.1%≤x≤1%，D50≈4μm，所述镍源选自硫酸镍、乙酸镍和硝酸镍中的一种或几种；所述钴源选自硫酸钴、乙酸钴和硝酸钴中的一种或几种；所述锰源选自硫酸锰、乙酸锰和硝酸锰中的一种或几种；所述锆源选自硝酸锆和氯化锆中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的高倍率三元正极材料或权利要求2-8中任一项所述的制备方法制得的高倍率三元正极材料作为锂电池正极材料的应用。