[发明专利]一种高功率长循环镍钴锰三元正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高功率长循环镍钴锰三元正极材料，其特征在于：所述高功率长循环镍钴锰三元正极材料由二次颗粒组成，组成该二次颗粒的一次颗粒的形貌呈长条状；

所述二次颗粒的D50粒径控制为2.0～5.0μm且呈内空心结构，所述二次颗粒的外壁厚度d₁为0.3～1.1μm，且二次颗粒的壁孔比R为0.1～0.7，其中，壁孔比R＝d₁/(D50-2d₁)。

2.根据权利要求1所述的高功率长循环镍钴锰三元正极材料，其特征在于：所述一次颗粒的晶粒尺寸为170～180nm，且一次颗粒呈放射状排列。

3.根据权利要求1或2所述的高功率长循环镍钴锰三元正极材料，其特征在于：所述二次颗粒的D50粒径控制为2.8～3.3μm，外壁厚度d₁为0.3～0.7μm，壁孔比R为0.11～0.50，一次颗粒为密实板块状且长径比为1.67～4.12。

4.根据权利要求1或2所述的高功率长循环镍钴锰三元正极材料，其特征在于：二次颗粒D50粒径控制为3.8～4.3μm，外壁厚度d₁为0.7～1.1μm，壁孔比R为0.24～0.69，一次颗粒为密实板块状且长径比为3.89～6.47。

5.根据权利要求1或2所述的高功率长循环镍钴锰三元正极材料，其特征在于：所述高功率长循环镍钴锰三元正极材料的通式为Li_uNi_1-x-y-zCo_xMn_yM_zN_vO_2-w，其中，0.9＜u＜1.2，0＜x＜0.3，0＜y＜0.3，0≤z≤0.02，0≤v≤0.01，-0.05≤w≤0.05，M为掺杂元素，N为包覆元素；M为Al、Mg、Zr、Ti、Y、W、Ta、Nb、Ce、Sn、B、Mo中的至少一种，N为Al、Zr、Ti、Y、W、Nb、Ce、Sn、B、Mo、F中的至少一种。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的高功率长循环镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、采用共沉淀法合成镍钴锰氢氧化物前驱体，所述前驱体的合成包括前驱体成核阶段及前驱体生长阶段，在前驱体成核阶段形成疏松内核，再于前驱体生长阶段在所述疏松内核表面生长并形成一层紧密的外壳；

S2、将步骤S1合成的镍钴锰氢氧化物前驱体、锂盐和掺杂物按照一定比例混合，所述掺杂物为含有Al、Mg、Zr、Ti、Y、W、Ta、Nb、Ce、Sn、B、Mo中的一种元素的化合物或多种元素的化合物，混合均匀后进行烧结；

S3、将步骤S2的烧结产物进行粉碎解离，然后与包覆物按照一定比例混合，所述包覆物为含有Al、Zr、Ti、Y、W、Nb、Ce、Sn、B、Mo、F中的一种元素的化合物或多种元素的化合物，混合均匀后进行烧结，得到所述高功率长循环镍钴锰三元电池正极材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，前驱体成核阶段控制反应的温度为50～60℃，pH为11.0～12.0，转速为400～600rpm，氨浓度为7～10g/L，反应时间1～3h；前驱体生长阶段控制反应的温度为40～50℃，pH为10.0～11.0，转速为300～500rpm，氨浓度为2～5g/L，反应时间10～16h。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、氟化锂、磷酸锂的一种或两种。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，烧结温度为600～900℃，保温6～20h。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S3中，烧结温度为200～900℃，保温4～10h。