[发明专利]一种多级核壳结构多元材料及其前驱体及它们的制备方法

摘要

本发明一种用于锂离子电池正极材料的多级核壳结构多元材料前驱体，具有以下分子式组成：(1-x)Li[NiaMnbCo1-a-b][OH]2·x[NimConM1-m-n][OH]2(M＝Mn、Al、Mg、Ti；0.2≤x≤0.9；1/3≤a，b≤1/2；0.6≤m＜1；0≤n≤0.3)；采用核壳多层复合结构，其核心部分采用高镍系高比容量多元材料，外壳部分采用镍锰摩尔含量相同含有少量钴或者不含钴的高安全性材料，中间为多层材料按核与壳的不同比例配置而成的，从内到外每层材料中核材料的比例逐步降低，壳材料的比例逐步升高，从而形成多级核壳结构，既能发挥核材料的高比容量性能又能发挥出壳材料的高循环稳定高安全性特点，大规模制造成本低廉，与均相多元材料相比成本并未增加，而且可重复性高，批次稳定性好，适合于大规模商业化应用的需要。

主权项

一种用于锂离子电池正极材料的多级核壳结构多元材料前驱体，其特征在于，具有以下分子式组成：(1‑x)[NiaMnbCo1‑a‑b][OH]2·x[NimConM1‑m‑n][OH]2，其中，M为Mn、Al、Mg、Ti中的任一种元素；0.2≤x≤0.9；1/3≤a，b≤1/2；0.6≤m＜1；0≤n≤0.3；具有多级核壳结构，包括核心部分、外壳部分和中间部分；所述核心部分由镍含量摩尔百分比为大于60％、且小于100％的高比容量多元材料构成，所述核心部分具有的分子式为：(NimConM1‑m‑n)(OH)2；其中，M为Mn、Al、Mg、Ti中的一种或几种元素混合，0.6≤m＜1，0≤n≤0.3；所述外壳部分由钴含量摩尔百分比为0～33％，镍、锰摩尔含量相同的高安全性材料构成；所述外壳部分分子式为：(NiaMnbCo1‑a‑b)(OH)2；其中，1/3≤a，b≤1/2；所述中间部分介于所述核心部分至所述外壳部分之间，中间部分具有多层由含有上述核心部分和外壳部分不同比例配置而成的材料构成；中间部分的从内到外每层材料中所含有的核心材料的比例逐步降低、而外壳材料的比例逐步升高；按照从内到外每层材料中含有的核心材料与外壳材料之比为20％～80％。