[发明专利]一种复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料，包括：

基材，所述基材中含有体相助熔剂、晶格稳定剂和镍钴锰酸锂；

设置在所述基材表面的包覆层，所述包覆层中含有表面掺杂剂；

所述复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料的化学式如式I所示：

Li_aNi_xCo_yMn_zA_αB_βC_γO₂式I；

式I中，0.98≤a≤1.05，0.80≤x≤0.98，0.05≤y≤0.15，z＝1-x-y，

0.0005≤α≤0.01，0.0005≤β≤0.01，0.0005≤γ≤0.01；

A选自体相助熔剂的金属元素；

B选自晶格稳定剂中的金属元素；

C选自表面掺杂剂元素。

2.根据权利要求1所述的复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料，其特征在于，所述体相助熔剂选自氧化锶、碳酸锶、硝酸锶和氢氧化锶中的一种或几种；所述体相助熔剂的质量为镍钴锰酸锂质量的500～10000ppm。

3.根据权利要求1所述的复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料，其特征在于，所述晶格稳定剂选自金属的氧化物、氢氧化物、氯化物中的一种或几种；所述金属选自锆、钛、钨、钇中的一种或几种；所述晶格稳定剂的质量为镍钴锰酸锂质量的500～10000ppm。

4.根据权利要求1所述的复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料，其特征在于，所述表面掺杂剂选自含硼物质；所述表面掺杂剂的质量为镍钴锰酸锂质量的500～10000ppm。

5.根据权利要求1所述的复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料，其特征在于，所述复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料的D50为4～10μm，颗粒直径为1.5～25μm，SPAN为0.8～1.5；

所述复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料的比表面积为0.2～0.4cm²/g；压实密度为3.2～3.5g/cm³。

6.根据权利要求1所述的所述复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料，其特征在于，所述复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料进行XRD检测得到的I₀₀₃/I₁₀₄为1.5～2.5，c/a值为4.93～4.94，FWHM₍₀₀₃₎为0.06～0.12，锂镍混排率为1～3％；

所述复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料中Li₂CO₃的质量含量≤3000ppm，LiOH的质量含量≤5000ppm，Free Li⁺的质量含量≤2000ppm。

7.一种权利要求1所述的复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料的制备方法，包括：

将添加剂、锂盐和镍钴锰酸锂前驱体混合，得到混合物；

将所述混合物依次进行低温烧结、高温烧结和中温烧结，得到烧结产物；

将所述烧结产物不进行水洗，得到复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料；

所述添加剂包括：

体相助熔剂、晶格稳定剂和表面掺杂剂。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述低温烧结的温度为450～600℃，所述低温烧结的时间为2～4h；所述高温烧结的温度为850～950℃，所述高温烧结的时间为5～10h；所述中温烧结的温度为700～800℃，所述中温烧结的时间为5～10h。

9.一种复合正极，包括：权利要求1所述的复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料和电解质。

10.一种固态电池，包括：权利要求1所述的复合掺杂的高镍大单晶三元层状氧化物正极材料。