[发明专利]一种多元高熵固溶体正极材料以及制备方法和用途

权利要求书

1.一种多元高熵固溶体正极材料，其特征在于，所述高熵固溶体为一次颗粒形成的层状结构；所述多元高熵固溶体正极材料的化学式为LiNi_xCo_yMn_0.95-x-yM_0.05O₂，其中，M包括Ti、V、Cr、Fe、Zn、Mg、Ca、Ru、Sn、Sb、W、Al、Mo、Y、Nb、La、Ce、Eu或Er中的至少五种，x＞0，y＞0，x+y＜0.95；所述高熵固溶体正极材料的结构组成中，至少包含两种层状材料体结构。

2.根据权利要求1所述的多元高熵固溶体正极材料，其特征在于，所述多元高熵固溶体正极材料的中值粒径为1～10μm。

3.根据权利要求1或2所述的多元高熵固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将锂源、金属盐溶液和络合剂混合，逐滴加入氨水或柠檬酸调节溶液pH值为2～6，进行加热，烘干，得到凝胶前驱体；

(2)将步骤(1)所述凝胶前驱体进行烧结，得到所述多元高熵固溶体正极材料；

其中，所述金属盐溶液包括基体金属盐溶液和掺杂金属盐溶液；基体金属盐溶液中的金属包括镍、钴和锰，所述掺杂金属盐溶液中的金属包括Ti、V、Cr、Fe、Zn、Mg、Ca、Ru、Sn、Sb、W、Al、Mo、Y、Nb、La、Ce、Eu或Er中的至少五种。

4.根据权利要求3所述的多元高熵固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述金属盐溶液包括硝酸盐和/或醋酸盐；

优选地，所述络合剂为乙二醇、柠檬酸铵或聚乙烯醇中的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求3或4所述的多元高熵固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述锂源中的锂、金属盐溶液中的金属与络合剂的摩尔比为(0.95～1.13):(0.03～0.15):(0.95～1.13)。

6.根据权利要求3-5任一项所述的多元高熵固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氨水的浓度为10～25mol％。

7.根据权利要求3-6任一项所述的多元高熵固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热的过程伴随着搅拌；

优选地，步骤(1)所述加热的温度为70～90℃；

优选地，步骤(1)所述加热的时间为1～3h；

优选地，步骤(1)所述烘干的温度为100～140℃。

8.根据权利要求3-7任一项所述的多元高熵固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述烧结在氧气气氛下进行；

优选地，步骤(2)所述烧结前，对步骤(1)所述凝胶前驱体进行研磨；

优选地，步骤(2)所述烧结的温度为600～800℃；

优选地，步骤(2)所述烧结的时间为6～24h。

9.根据权利要求3-8任一种所述的多元高熵固溶体正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将锂源、金属盐溶液和络合剂混合，逐滴加入柠檬酸或氨水调节溶液pH值为2～6，在70～90℃下进行加热搅拌1～3h，然后再100～140℃下烘干，得到凝胶前驱体；

(2)将步骤(1)所述凝胶前驱体进行研磨，然后在氧气气氛下以600～800℃的烧结温度进行烧结6～24h，得到所述多元高熵固溶体正极材料；

其中，所述金属盐溶液包括基体金属盐溶液和掺杂金属盐溶液；基体金属盐溶液中的金属包括镍、钴和锰，所述掺杂金属盐溶液中的金属包括Ti、V、Cr、Fe、Zn、Mg、Ca、Ru、Sn、Sb、W、Al、Mo、Y、Nb、La、Ce、Eu或Er中的至少五种；步骤(1)所述锂源中的锂、金属盐溶液中的金属与络合剂的摩尔比为(0.95～1.13):(0.03～0.15):(0.95～1.13)。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1或2所述的多元高熵固溶体正极材料；

优选地，所述锂离子电池为锂离子动力电池。