[发明专利]一种大小颗粒搭配的正极活性材料及其制备方法

权利要求书

1.一种大小颗粒搭配的正极活性材料，其特征在于，包括大颗粒二次球和小颗粒二次球，在所述正极活性材料中大颗粒二次球的质量占比不少于50％；

所述大颗粒二次球的化学式为Li_aNi_bM_cM’_dO₂，其中M为Co、Mn、Al中的一种或多种，M’为掺杂元素且M’选自Zr、Sr中的一种或多种，0.9≤a≤1.2，0.7≤b＜1，0＜c≤0.3，0＜d≤0.1；

所述小颗粒二次球的化学式为Li_eNi_fM_gM”_hO₂，其中M为Co、Mn、Al中的一种或多种，M”为掺杂元素且M”选自B、W、Mo、In、Ta、S中的一种或多种，0.9≤e≤1.2，0.7≤f＜1，0＜g≤0.2,0＜h≤0.1；

所述大颗粒二次球的D50粒径为10-20μm，所述小颗粒二次球的D50粒径为2-5μm。

2.根据权利要求1所述的大小颗粒搭配的正极活性材料，其特征在于，所述大颗粒二次球和小颗粒二次球的质量比为(7∶3)-(9∶1)。

3.根据权利要求1所述的大小颗粒搭配的正极活性材料，其特征在于，所述f和b满足：f＞b，且f-b＜0.1。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的大小颗粒搭配的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料由大颗粒二次球的前驱体和小颗粒二次球的前驱体混合后共同烧结得到，掺杂元素M’、M”在前驱体的制备过程中加入。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的大小颗粒搭配的正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将所述大颗粒二次球和小颗粒二次球对应的金属盐溶液分别与沉淀剂、络合剂、掺杂元素对应的金属盐溶液混合，进行共沉淀反应，然后过滤、干燥，分别制备得到含有掺杂元素M’的大颗粒二次球前驱体和含有掺杂元素M”的小颗粒二次球前驱体；

(2)将所述大颗粒二次球前驱体、小颗粒二次球前驱体共同与锂源混合得到混合物，烧结，得到所述大小颗粒搭配的正极活性材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述大颗粒二次球和小颗粒二次球对应的金属盐溶液均包括镍盐和M盐；所述沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种；所述络合剂包括氨水、硫酸铵和碳酸氢铵中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述共沉淀反应的条件如下：将以上所有溶液以0.1-10L/h速度加入反应容器中，反应过程中pH为9-12、温度为40-80℃、搅拌速度为300-600rpm。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂中的一种或多种；所述锂源的金属元素摩尔量与大、小颗粒二次球前驱体的总金属元素摩尔量比为(0.9-1.2)∶1。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述烧结的温度为500-1000℃。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的具体操作包括如下步骤：

S1、将所述混合物置于氧气气氛中进行第一次烧结，首先在400-550℃烧结1-3h，然后以1-5℃/min升温至600-800℃烧结8-20h，冷却后过300目筛，得到一次烧结产物；

S2、将所述一次烧结产物洗涤、过滤、烘干后，在氧气气氛中进行第二次烧结，烧结温度为300-700℃，保温时间为3-20h，冷却后过300目筛，得到所述大小颗粒搭配的正极活性材料。