[发明专利]三元正极材料及其制备方法、锂离子电池和电动汽车

权利要求书

1.一种三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料包括微米级的LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂单晶颗粒结构，从所述单晶颗粒结构的中心到单晶颗粒结构的表面Ni元素的含量递减，其中，0.5≤1-x-y1.0，0x＜0.3，0y＜0.2；

所述三元正极材料由以下步骤制得：

（1）将镍源、钴源和锰源按照化学计量比Ni∶Co∶Mn = a1∶x1∶y1在容器A中配制成溶液A，同时将镍源、钴源和锰源按照化学计量比Ni∶Co∶Mn = a2∶x2∶y2在另一容器配制成溶液B，其中，0.8≤a11.0，0 x1，y1≤0.15，0.3≤a2≤0.6，0.2≤x2，y2≤0.4，a1/（a1+x1+y1）＞a2/（a2+x2+y2）；

（2）将容器A中的溶液A泵入含有碱溶液的反应容器中进行共沉淀反应，同时将溶液B泵入容器A中并搅拌，制备得到前驱体材料；

（3）将步骤（2）得到的前驱体材料与锂盐混合，进行预烧结、粉碎得到材料A；

（4）将材料A与助溶剂混合并进行一次烧结、粉碎，然后洗涤去除助溶剂并烘干，得到材料B；

（5）将材料B进行二次烧结、冷却、破碎得到单晶颗粒结构的三元正极材料。

2.根据权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，从所述单晶颗粒结构的中心到单晶颗粒结构的表面Co元素和Mn元素的含量递增。

3.根据权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述单晶颗粒结构的中值粒径满足D₅₀=2-15μm。

4.根据权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料还包括位于单晶颗粒结构表面的快离子导体材料包覆层。

5.根据权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述单晶颗粒结构的中心的Ni元素摩尔量与镍钴锰元素总摩尔量的比值为0.8-1.0，所述单晶颗粒结构的表面的Ni元素摩尔量与镍钴锰元素总摩尔量的比值为0.3-0.6。

6.根据权利要求5所述的三元正极材料，其特征在于，所述单晶颗粒结构的中心的Co元素摩尔量与镍钴锰元素总摩尔量的比值为0.005-0.15，Mn元素摩尔量与镍钴锰元素总摩尔量的比值为0.005-0.15；所述单晶颗粒结构的表面的Co元素摩尔量与镍钴锰元素总摩尔量的比值为0.2-0.4，Mn元素摩尔量与镍钴锰元素总摩尔量的比值为0.2-0.4。

7.根据权利要求1所述的三元正极材料，其中，步骤（1）中，所述镍源为硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍和氯化镍中的至少一种；所述钴源为硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴和氯化钴中的至少一种；所述锰源为硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰和氯化锰中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的三元正极材料，其中，步骤（2）中，容器A中的溶液A泵入含有碱溶液的反应容器中的泵入速度为1-10L/h，溶液B泵入容器A中的泵入速度为0.5-8L/h；

所述碱溶液为含有沉淀剂和络合剂的水溶液；所述沉淀剂选自氢氧化钠、碳酸氢铵、碳酸氢钠、草酸铵和草酸钠中的一种或多种，所述络合剂为氨水。

9.根据权利要求1所述三元正极材料，其中，步骤（2）中，所述共沉淀反应的条件包括：反应容器中的搅拌速度控制在300-600rpm，反应容器中的温度控制在40-80℃，反应容器中的pH值控制在10-12；

步骤（2）中还包括在所述共沉淀反应完成后，对反应后的溶液依次进行陈化、离心、洗涤和干燥的步骤；所述陈化的条件包括：陈化时间为3-24h，陈化温度为40-80℃。

10.根据权利要求1所述的三元正极材料，其中，步骤（3）中，所述锂盐与前驱体材料的摩尔比为1-1.2∶1；

所述锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、乙酸锂、氟化锂和磷酸锂中的至少一种。