[发明专利]一种高性能富锂单晶多元正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种高性能富锂单晶多元正极材料的制备方法，其特征在于，复合材料由Li(Ni_aCo_bMn_c)_1-xM_xO₂(0≤x≤1)和附着在其表面的ATO外包覆层组成，包括以下步骤：

步骤一，M掺杂富锂单晶多元正极材料基体的合成：

(1)一次混料：将M金属氧化物、单晶多元前驱体与锂源按照摩尔比为0.01～0.12：1：1.02～1.12以一定的混料方式混合均匀，100～200目过筛分散，即得一次原料混合物；

单晶多元前驱体的化学表达式为Ni_aCo_bMn_c(OH)₂，0≤a≤1，b、c＞0，a+b+c＝1；

M金属氧化物包含主族第三周期的Mg、Al以及过渡金属元素中的一种或几种的纳米氧化物，若为多种时，比例为任意比例，其中，过渡金属元素优选为，第一过渡系的Ti、第二过渡系的Zr、第三过渡系的Ta；

混料方式包括球磨混料机、滚筒式混料机、高速混料机、锥形混料机、螺带式混料机、犁刀式混料机等，依据混料量大小而定；小批量制备时，优选为行星式球磨机，中批量生产时，优选为高速混料机，批量化生产时，优选为犁刀式混料机；

锂源为锂的碳酸盐、氧化物、碳酸氢盐、氢氧化物、有机羧酸盐、硝酸盐中的一种或多种；

(2)一次烧成：将一次原料混合物装埚压实，分两段曲线烧结：第一段为预烧阶段，从室温升至350～550℃，在含氧气氛中烧结6～10小时；第二段为固相反应阶段，升温至800～980℃，在含氧气氛中烧结8～12小时，随炉冷却至室温，取出粉末，经破碎、过400目筛，即得M掺杂富锂单晶多元正极材料基体；

含氧气氛包括空气模式、高纯氧气模式(氧浓度≥95％)中的至少一种，若两种混合时，则混合比例为任意比例；

破碎方式为机械粉碎、气流粉碎、研磨粉碎中的至少一种；

步骤二，ATO包覆液的制备：

将ATO氧化物盐溶解到有机溶剂中，ATO纳米氧化物盐与有机溶剂的重量比控制在1:10～1:100，连续搅拌30～60min，充分溶解，形成均匀溶液，即得ATO包覆液；

ATO纳米氧化物包含锡、锑中的一种或几种，若为几种时，比例为任意比例；

有机溶剂包括甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮、聚乙二醇(PEG-400)中的一种；

ATO氧化物盐为：有机锡化合物或无机锡盐，异丙醇锡硝酸锑、锡醇盐或醋酸锡的一种或几种，若为几种混合时，比例为任意比例；

步骤三，ATO表面处理：

将步骤一所得M掺杂单晶多元材料基体按质量比边搅拌边缓慢加入到步骤二所制备的ATO包覆溶液中，M掺杂单晶多元材料基体与ATO包覆溶液的质量比控制在1：0.2～2范围内，连续搅拌30～120min，而后转至干燥设备中，边加热边搅拌至有机溶剂充分挥发，使得搅拌浆料逐步形成凝胶态，将干燥后的物料进行过筛；

步骤四，二次烧成：

将步骤三中所得物料按照5～15℃的升温速率升温至300～700℃，在含氧气氛中焙烧6～18h，烧成后物料进行400目过筛、以一定破碎方式处理后，即得目标产品；

破碎方式为机械粉碎、气流粉碎、研磨粉碎中的至少一种；

目标产品即为高性能富锂单晶多元正极材料，其典型特征为，形貌由球形或类球形的一次单晶颗粒(或含有少量二次团聚颗粒)组成，形貌均一，尺寸规则。