[发明专利]铝包覆三元掺锆复合材料、复合正极材料及其制备和在锂离子电池中的应用

权利要求书

1.一种铝包覆三元掺锆复合材料的制备方法，其特征在于，所述的铝包覆三元掺锆复合材料包括内核，以及包覆在内核表面的壳体；所述的内核的材料为（Ni_0.8-xCo_0.15Al_0.05Zr_x)（OH）₂，其中，x为0.001~0.03；所述的壳体的材料为Al（OH）₃；

所述的铝包覆三元掺锆复合材料的制备步骤包括：

步骤a、按内核材料的元素化学式比，称取镍盐、钴盐、铝盐、锆盐，溶解得到多元混合溶液；

步骤b、在保护性气氛下，所述的多元混合溶液、络合剂在pH10.3~12下进行共沉淀，使溶液中的镍、钴、铝、锆按照化学剂量比共同沉淀出来、制得锆掺杂的NCA前驱体；所述的络合剂为氨水、EDTA、EDTA二钠、EDTA四钠中的至少一种；其中，共沉淀的起始溶液的络合剂的浓度为6-10g/L；共沉淀反应中的反应温度为50-60°C，转速为200-400r/min；

步骤c、共沉淀反应后，通过向共沉淀后的反应液中鼓入酸性气体，调控体系的pH6~10，在锆掺杂NCA氢氧化物前驱体表面形成一层氢氧化铝包覆层；得到所述的铝包覆三元掺锆复合材料；所述的酸性气体为包含二氧化碳的气体。

2.如权利要求1所述的铝包覆三元掺锆复合材料的制备方法，其特征在于，复合材料的粒径D50为9-12.5um；内核的粒径D50为9-12um；壳体的厚度为50-500nm；比表面积为4-7m²/g；振实密度为2-2.4g/cm²；壳体厚度和内核半径的比例为0.004-0.05。

3.如权利要求1所述的铝包覆三元掺锆复合材料的制备方法，其特征在于：所述的镍盐为硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、硫酸镍中的至少一种；

所述的铝盐为硝酸铝、偏铝酸钠、氯化铝、醋酸铝、硫酸铝中的至少一种；

所述的钴盐为硝酸钴、氯化钴、醋酸钴、硫酸钴中的至少一种；

所述的锆盐为氧氯化锆、硫酸锆、四氯化锆、硝酸锆、乙酸锆中的至少一种；

步骤b中，采用碱金属氢氧化物调控pH。

4.如权利要求3所述的铝包覆三元掺锆复合材料的制备方法，其特征在于：步骤b中，将多元混合溶液与氨水和氢氧化钠溶液并流加入到含有底液的反应装置中，调节流量、pH、转速、温度进行共沉淀反应；

其中，多元混合溶液的离子总浓度为1mol/L-2mol/L；氢氧化钠溶液浓度为7.5-10mol/L，氨水浓度为6-8mol/L；

多元混合溶液的进料速度为90-150ml/min；氢氧化钠进料速度为30-70ml/min；氨水进料速度为5-40ml/min；

步骤b中，共沉淀反应过程的温度为50-60°C，反应过程的搅拌转速为200-400r/min。

5.一种权利要求1~4任一项所述的制备方法制得的铝包覆三元掺锆复合材料的应用，其特征在于：用于和锂源混合、烧结，制得铝包覆三元掺锆复合正极材料。

6.如权利要求5所述的应用；其特征在于，将所述的锂源：铝包覆三元掺锆复合材料的摩尔比为1.03：1-1.08：1；在氧气气氛下进行烧结；

烧结过程为：先在400-600°C预烧结2-4h，再升温到700-900°C烧结10-16h。

7.一种由权利要求5或6所述应用得到的铝包覆三元掺锆复合正极材料，其特征在于，包括核心，以及包覆在核心表面的包覆层；核心的材料的化学式为Li(Ni_0.8-xCo_0.15Al_0.05Zr_x)O₂；包覆层的材料为LiAlO₂。

8.如权利要求7所述的铝包覆三元掺锆复合正极材料，其特征在于，所述的复合正极材料的核心的D50粒度为9-12um；包覆层的厚度为50-500nm。

9.一种权利要求7或8所述的铝包覆三元掺锆复合正极材料的应用，其特征在于，用于制得锂离子电池的正极。