[发明专利]一种浓度渐变的球形富锂正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种浓度渐变的球形锂离子电池富锂正极材料，通式为xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂，式中M为Mn、Ni、Co的一种或一种以上，0＜x＜1；该材料的外观形貌为球形颗粒，单个球形颗粒中Mn的摩尔浓度由内到外逐渐增加，Ni和Co的摩尔浓度由内到外逐渐降低。

2.一种制备浓度渐变的球形锂离子电池富锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将镍盐、钴盐、锰盐配制成总金属离子浓度为0.1-3.5mol/L的混合盐溶液A，其中Mn∶Ni∶Co的摩尔比为x∶y∶1-x-y，其中0＜x＜1，0≤y＜1；将锰盐配制成总金属离子浓度为0.1-3.5mol/L的锰盐溶液B；

(2)分别配制浓度为0.1-10mol/L的碱溶液和浓度为0.1-10mol/L的氨水溶液；

(3)采用控制结晶共沉淀法，将锰盐溶液B通过恒流泵逐渐加入到混合盐溶液A中，搅拌均匀，与此同时，将混合盐溶液A、锰盐溶液B的混合溶液通过恒流泵加入到反应釜中，通过这种加料方式，加入到反应釜内的混合溶液中Mn的浓度逐渐增大，Ni和Co的浓度逐渐降低；用碱溶液作为配位剂、氨水作为络合剂也同时并流加入到反应釜内，控制反应釜内的搅拌速度为50-1500rpm，反应温度为30-70℃，pH值为7.0-12.0之间，使之结晶沉淀生成球形颗粒[Mn_xNi_yCo_1-x-y](OH)₂或[Mn_xNi_yCo_1-x-y]CO₃前躯体；

(4)将[Mn_xNi_yCo_1-x-y](OH)₂或[Mn_xNi_yCo_1-x-y]CO₃前躯体进行过滤、洗涤、干燥，与锂源化合物按锂的摩尔数和Ni、Mn、Co总摩尔数之比为n∶1的比例均匀混合，其中1≤n≤5；在空气气氛下于400-600℃预烧4-12h，升温到750-1000℃后保温6-24h，再冷却至450-750℃退火0-12h，最后自然冷却至室温，得到浓度渐变的球形富锂正极材料。

3.根据权利要求2所述的浓度渐变的球形富锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述的镍盐是硫酸盐、硝酸盐、氯化盐或乙酸盐中的一种或其混合盐；钴盐是硫酸盐、硝酸盐、氯化盐或乙酸盐中的一种或其混合盐；锰盐是硫酸盐、硝酸盐、氯化盐或乙酸盐中的一种或其混合盐。

4.根据权利要求2所述的浓度渐变的球形富锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述的控制结晶共沉淀法是氢氧化物共沉淀法或碳酸盐共沉淀法。 

5.根据权利要求2所述的浓度渐变的球形富锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述的碱是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸氢钠或碳酸氢氨中的一种或其混合物。

6.根据权利要求2所述的浓度渐变的球形富锂正极材料的制备方法中，其特征在于：所述的锂源是碳酸锂、氢氧化锂或硝酸锂中的一种或其混合物。