[发明专利]三元正极材料及该材料和其前驱体的制备方法

摘要

本发明提供了一种具有复合异质结构的三元前躯体，具有以下分子式组成：Ni_1‑a‑bCo_aM_b(OH)₂@Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z，其中01‑x‑yCo_xM_yO_z，所述三元氢氧化物前驱体的分子式为Ni_1‑a‑bCo_aM_b(OH)₂。本发明进一步提供上述三元前驱体的制备方法，该方法采用喷雾热解与共沉淀法相结合，以喷雾热解所得三元氧化物前驱体作为晶种，采用共沉淀法在其表面包覆一层三元氢氧化物前驱体即得三元前驱体，再以三元前驱体与锂盐混合烧结制备三元正极材料。该三元正极材料具有良好的层状结构、较高的首次效率，高比容量及优异的循环倍率性能。

主权项

1.一种具有复合异质结构的三元前躯体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1喷雾热解法制备三元氧化物前驱体将镍盐、钴盐和锰盐或铝盐用溶剂溶解配制成混合盐溶液A，所述混合盐溶液A经超声雾化后，由载气载入热解炉，热解得到三元氧化物前驱体，其分子式为Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z，其中0<x<1，0<y<1，0<x+y<1，1<z<1.5，M＝Mn或Al；所述混合盐溶液A中Ni:Co:Mn或Ni:Co:Al的摩尔比＝1‑x‑y：x：y；S2准备共沉淀反应晶种将1～3g S1制备得到的Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z三元氧化物前驱体加入到共沉淀反应釜底部作为晶种，然后加入150～250ml浓度为1～4mol/L的氨水作为底液，缓慢搅拌使Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z粉末均匀分散；S3配制共沉淀反应金属液将镍盐、钴盐和锰盐或者铝盐用溶剂溶解配制成混合盐溶液B，作为共沉淀金属液备用；所述混合盐溶液B中Ni:Co:Mn或Ni:Co:Al的摩尔比＝1‑a‑b：a：b，其中0<a<1，0<b<1，0<a+b<1；S4配制共沉淀反应碱液所述共沉淀反应碱液由络合剂和沉淀剂按等比例混合组成，所述络合剂为氨水或铵盐加入离子水或蒸馏水后配制成的溶液，所述沉淀剂为可溶性碱用去离子水或蒸馏水溶解后配制成的溶液；S5共沉淀反应制备具有复合异质结构的三元前躯体在保护气体气氛下通过蠕动泵将S3配制的金属液和S4配制的碱液同时泵入S2所述共沉淀反应釜中进行共沉淀反应，调节共沉淀反应釜搅拌桨转速至300～800r/min，共沉淀反应温度为50～60℃，金属液的加入速度为0.2～2ml/min，调节碱液添加速度控制pH在10～12；2～4h共沉淀结束后将所得固液混合物采用去离子水洗涤经离心过滤分离后收集置于干燥箱内干燥,干燥后所得到的沉淀固体即为具有复合异质结构的三元前躯体，分子式为Ni_1‑a‑bCo_aM_b(OH)₂@Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z。