專利名稱：一種多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料及其前驅(qū)體及它們的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高容量鋰離子電池用正極材料及其前驅(qū)體，以及該正極材料及其前驅(qū)體的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子二次電池具有比能量高、循環(huán)壽命長和放電性能穩(wěn)定等優(yōu)點而成為各種便攜式電子產(chǎn)品的理想電源。而高鎳系鎳鈷酸鋰(LNCO)作為一種高比容量和高比能量密度的材料在世界范圍內(nèi)被廣泛研究，但是由于LNCO即使摻雜了其他元素，在約220°C左右時在充電狀態(tài)下材料表層的Ni4+和Co4+及NiO與電解液發(fā)生，放出大量熱及氧氣，從而使材料的循環(huán)性能降低并且影響其安全性能，影響了該材料的商業(yè)化應(yīng)用。因此研究者想到使用 Al、Mg、Zn、Ti等的氧化物或磷酸鹽對高鎳材料進行表面包覆，希望可以阻止電解液中的有害物質(zhì)與電極材料的不良副反應(yīng)，但是這種包覆往往是非常薄且不完全的，很難達到理想的效果。所以，研究者又進行了 “厚”包覆材料的研究，即在高鎳前驅(qū)體表面再包覆一層較厚的高安全性材料，這樣對高鎳材料進行有效的包覆，不使其與電解液發(fā)生不良副反應(yīng)；但是又有研究者在研究報告中指出由于在鋰脫嵌過程中高鎳材料的體積改變率在9% -10%間，而一般高安全性材料的體積改變率在2-3%，這種在同一顆粒內(nèi)不同部位收縮率的不同會導(dǎo)致在多次充放電過程中核材料與殼材料發(fā)生分離和破裂從而導(dǎo)致材料性能的快速衰減。他們提出了一種濃度梯度材料的方法來解決這個問題，即制備高鎳型三元材料長大到5um左右時不斷減少Ni含量，從核心的80%—直降低到最外層的40%同時將Co和Mn的含量從10%逐步增加到30%，通過Ni、Co、Mn的元素含量的連續(xù)變化來降低因材料收縮率的不同導(dǎo)致核殼分離的缺陷。但是在制備該種濃度梯度材料的時候，發(fā)現(xiàn)要使用該方法制備濃度梯度材料前驅(qū)體對實驗設(shè)備的精度要求很高，且Ni、Co、Mn三元素含量在實驗過程中一直在變化，很難在每一時刻都精確控制三種流速，這導(dǎo)致了每批次材料三種元素在從核到殼的過程中比例并不能保證完全與理論一致，每批次材料核殼的厚度比例也都不盡相同。這種批次穩(wěn)定性的波動在商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)中是不被允許的，不可能對該種濃度梯度材料進行大批量的商業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述材料制備方法的缺陷，滿足市場上對高比容量材料的需要，本發(fā)明的目的是首次提出了多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料的概念。其結(jié)構(gòu)特征是核心部分采用高鎳系的高比容量多元材料，外殼部分采用高循環(huán)穩(wěn)定性、高安全性材料，而中間為多層材料按核與殼的不同比例配置而成的，從內(nèi)到外每層材料中核材料的比例逐步降低，殼材料的比例逐步升高。層數(shù)越多，每層材料間各元素比例越接近，充放電過程中每層材料的體積變化率就越?jīng)]有明顯改變，不會導(dǎo)致因材料核殼分離而使材料性能快速摔進的可能。本發(fā)明的另一個優(yōu)勢就是每層材料的各元素比例是一致的，不會發(fā)生元素濃度偏離現(xiàn)象，制備過程易于控制，不需要額外的精密反應(yīng)設(shè)備，可以很好的掌控材料批次穩(wěn)定性。
本發(fā)明的另一個目的提供上述多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料及其前驅(qū)體的制備方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明涉及到的技術(shù)方案如下本發(fā)明一種用于鋰離子電池正極材料的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，具有以下分子式組成(1-x) [NiaMnbC0l_a_b] [OHJ2 -X[NimConM1^J
2，其中，M 為 Mn、Al、Mg、Ti 中的任一種元素；0. 2彡X彡0. 9 ;1/3彡a，b彡1/2 ;0. 6彡m< I ;0彡n彡0. 3 ;具有多級核殼結(jié)構(gòu)，包括核心部分、外殼部分和中間部分；所述核心部分由鎳含量摩爾百分比為大于60%、且小于100%的高比容量多元材料構(gòu)成，所述核心部分具有的分子式為
(OH)2 ;其中，M為Mn、Al、Mg、Ti中的一種或幾種元素混合，0. 6彡m < 1，0彡n彡0. 3 ;所述外殼部分由鈷含量摩爾百分比為0 33%，鎳、錳摩爾含量相同的高安全性材料構(gòu)成；所述外殼部分分子式為(NiaMnbC0l_a_b) (OH)2 ;其中，1/3 ^ a, b ^ 1/2 ;所述中間部分介于所 述核心部分至所述外殼部分之間，中間部分具有多層由含有上述核心部分和外殼部分不同比例配置而成的材料構(gòu)成；中間部分的從內(nèi)到外每層材料中所含有的核心材料的比例逐步降低、而外殼材料的比例逐步升高；按照從內(nèi)到外每層材料中含有的核心材料與外殼材料之比為20% 80%。進一步講，本發(fā)明的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，其中，所述核心部分為鎳含量摩爾百分比大于60%、且小于100%的多元材料，所述外殼部分鎳錳摩爾含量相同，所述外殼部分鈷含量摩爾百分比是材料中金屬元素總摩爾含量的0. 1% -33%。所述中間部分是一立體結(jié)構(gòu)，中間部分至少包括有四層，且每層材料內(nèi)鎳鈷錳含量是均一不變的。所述多級核殼結(jié)構(gòu)材料的半徑為l_20um ;所述核心部分的半徑為多級核殼結(jié)構(gòu)材料半徑的20% -80%。所述中間部分中自核心部分向外殼部分依次分布的各層之間的鎳含量逐層降低、錳含量逐層增加；每層鎳含量的降低量為核心部分鎳含量的0. 1% 12%，核心部分與外殼部分之間的鎳含量差值變化量至少是核心部分鎳含量的15% ;每層錳含量的增加量為外殼部分錳含量的0. 1% 18%，核心部分與外殼部分之間的錳含量差值變化量至少是外殼部分錳含量的33%。本發(fā)明一種用于鋰離子電池正極材料的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體的制備方法，具體步驟如下(I)以摩爾比 Ni Co M = m n l-m_n 的比例配制 1L-20L濃度在 0. 1M-2. 8M的核心部分材料的鹽溶液A，以摩爾比Ni Co Mn = a l_a_b b的比例配制1L-20L濃度在0. 1M-2. 8M的外殼部分材料鹽溶液B ;其中鹽溶液A與鹽溶液B的中總的金屬元素物質(zhì)摩爾比為X 1-x ；(2)分別從鹽溶液A與溶液B中取出其溶液體積的10% _90%，將取出部分的A溶液和B溶液均分別分成y份(y彡4)，標(biāo)號為Al，A2， ，Ay和BI，B2， ，By ；A1到Ay鹽溶液體積按等差數(shù)列從大到小排列到By的鹽溶液體積按從小到大的等差數(shù)列排列；依次將Al與BI，A2與B2，. . .，Ay與By進行混合，從而形成鹽溶液AB1、鹽溶液AB2，...，鹽溶液ABy備用；(3)以0. lL/h-10L/h速率向反應(yīng)釜中加入上述剩余部分的鹽溶液A，通過2-10M的氫氧化鈉溶液將PH值控制在10-12間，進行共沉淀反應(yīng)得到前驅(qū)體核心部分的固液混合物，沉淀固體分子式為(NimCo^tJ (OH)2，其中，M為Mn、Al、Mg、Ti中的一種或幾種元素的混合，0. 6≤m< 1，0≤n≤0. 3，該沉淀固體即為前驅(qū)體的核心部分；(4)將剩余部分的鹽溶液A完全注入反應(yīng)釜后在反應(yīng)條件不變的情況下依次注入鹽溶液ABl，鹽溶液AB2，,鹽溶液ABy，最后注入剩余部分的鹽溶液B ；(5)在所有鹽溶液完全注入反應(yīng)釜后停止反應(yīng)，固液混合物通過離心過濾分離，洗滌至中性后在80-200 °C下烘干4-10h,得到分子式為(1-x) [NiaMnbC0l_a_b]
2
2的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，其中，M為Mn、Al、Mg、Ti中的任一種元素；0. 2 ^ X ^ 0. 9 ；1/3 ≤ a，b ≤ 1/2 ;0. 6 ≤ m < I ;0 ≤ n ≤ 0. 3)。本發(fā)明一種用于鋰離子電池正極材料的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料的制備方法，是通過將上述本發(fā)明的前驅(qū)體與鋰源混合焙燒得到。具體講是首先，根據(jù)權(quán)利要求6的前驅(qū)體制備方法得到分子式為(1-x)[NiaMnbCo1^b] [OHJ2 x[NimConM1^n]
2的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，然后將上述前驅(qū)體與碳酸鋰按摩爾比I : 1-1 I. 2混合均勻后在馬弗爐中多段焙燒，其焙燒溫度300-1000°C，焙燒時間8-30h，多段焙燒后經(jīng)冷卻、破碎、過篩得到多級核殼多元材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明首次提出了多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料這一概念，按照這種結(jié)構(gòu)設(shè)計出的高比容量多元材料最內(nèi)層核心部分材料為高鎳系高比容量材料，最外層外殼部分材料為高循環(huán)穩(wěn)定性高安全性材料，而居于核心至外殼之間的中間部分為多層材料按含有核心與外殼材料的不同比例配置而成的，從內(nèi)到外每層材料中核心材料的比例逐步降低，而外殼材料的比例逐步升高。本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料由于采用高鎳系材料，具有較高的充放電比容量而且由于殼材料的保護作用，處于缺鋰狀態(tài)的高鎳材料生成的Ni4+不易與電解液發(fā)生接觸而發(fā)生不良反應(yīng)釋放出大量氣體，同時由于中間多層材料間成分組成變化很小，各層間收縮率基本相同，基本不會發(fā)生在充放電過程中晶格的不可逆形變，使該種多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料較文獻報道中的同類材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性及安全性能，達到了高容量與高安全性的統(tǒng)一。同時，由于本發(fā)明制備工藝可控性良好,不需更換高精密性生產(chǎn)設(shè)備即可以在現(xiàn)有設(shè)備上進行本發(fā)明所述的新型多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料，生產(chǎn)成本并未增加；而生產(chǎn)工藝由于不存在任何復(fù)雜操作和濃度隨時間變化所帶來的不確定性因素因此材料制備工藝可重復(fù)性高，批次穩(wěn)定性良好，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，可以滿足市場上對高比容量材料的應(yīng)用需求。


圖I是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料實施例I與對比例I的XRD圖；圖2是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料實施例I與對比例I的首次充放電曲線圖；圖3是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料實施例I與對比例I的120次IC循環(huán)曲線圖；圖4是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料實施例2與對比例2的首次充放電曲線圖；圖5是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料實施例2與對比例2的120次；圖6是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料實施例2與對比例2的55°C下IC循環(huán)曲線圖7是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料實施例2與對比例24. 3V的DSC曲線圖；圖8是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料實施例7的DSC曲線圖；圖9是本發(fā)明多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料與濃度梯度材料實驗結(jié)果波動對比圖。
具體實施例方式以下通過實施例講述本發(fā)明的詳細(xì)過程，提供實施例是為了理解的方便，絕不是限制本發(fā)明。
對比例I :用8500g硫酸鎳、2011g硫酸鈷、1862g硫酸錳配制濃度為2M的鹽溶液25L。將配制好的溶液以lL/h的速度注入轉(zhuǎn)速為200rps的反應(yīng)釜中，同時注入6M的NaOH溶液，注意調(diào)節(jié)堿溶液流速，保持PH值在10-11之間，至鹽溶液完全注入反應(yīng)釜中，前驅(qū)體制備反應(yīng)完成。將反應(yīng)完成后的固液混合物通過離心分離，洗滌至中性后在120°C下烘干6h。將烘干后的前驅(qū)體與碳酸鋰按摩爾比I : I. 05混合均勻后在馬弗爐中900°C焙燒16h，焙燒后的材料經(jīng)過破碎過篩后得到均一 LiNia64Coai4Mna22O2的多元材料。實施例I :用6375g硫酸鎳、862g硫酸鈷、508g硫酸錳配制15L濃度為2M的鹽溶液A，用2125g硫酸鎳、1149g硫酸鈷、1354g硫酸錳配制IOL濃度為2M的鹽溶液B。按下表配制出中間部分各層溶液
溶液ABl 溶液AB2 溶液AB3 溶液AB4溶液 A(L) 2L5I05
溶液 B(L) 05IL52將剩余鹽溶液A以lL/h的速度注入轉(zhuǎn)速為200rps的反應(yīng)釜中，同時注入6M的NaOH溶液，注意調(diào)節(jié)堿溶液流速，通過pH值控制器保持pH值在10-11之間；鹽溶液A完全注入反應(yīng)釜后在相同條件下依次注入溶液AB1、AB2、AB3和AB4，完畢后將剩余溶液B完全注入反應(yīng)爸中；將反應(yīng)完成后的固液混合物通過離心分離，洗滌至中性后在100°C下烘干10h，制得總分子式為NiaMCoci l4Mntl 22 (OH)2的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體。將烘干后的前驅(qū)體與碳酸鋰按摩爾比I : 1.05混合均勻后在馬弗爐中700°C焙燒I Oh，900°C焙燒8h焙燒后的材料經(jīng)過破碎過篩后得到多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料
LiNi0. S4Co0^ J4Mn0^ 22〇2。從圖I中可以看到實施例I與對比例所得產(chǎn)品XRD線形銳利，兩條曲線(實施例I和對比例)對比并無其他雜峰存在，表明實施例I中的材料的層狀結(jié)構(gòu)完成，無雜相。實施例I與對比例材料制成2032扣式電池后3. 0-4. 3V 0. 2C首次放電比容量分別為177. 3mAh/g和176.9mAh/g，如圖2所示；圖3中可見3.0-4. 3V IC 120次循環(huán)后容量保持率分別為88. 9%和 81. 4% ；4. 3V 下的 DSC 分解溫度為 275。。和 251。。。從上述測試數(shù)據(jù)可以看出，實施例I中的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料與均一材料相比首次放電比容量接近、在循環(huán)穩(wěn)定性及材料熱分解溫度方面都有較大提高。對比例2 用9297g硫酸鎳、2587g硫酸鈷、677g硫酸錳、750g硝酸鋁配制濃度為2M的鹽溶液25L。將配制好的溶液以lL/h的速度注入轉(zhuǎn)速為200rps的反應(yīng)釜中，同時注入6M的NaOH溶液，注意調(diào)節(jié)堿溶液流速，保持PH值在10-11之間，至鹽溶液完全注入反應(yīng)釜中，前驅(qū)體制備反應(yīng)完成。將反應(yīng)完成后的固液混合物通過離心分離，洗滌至中性后在120°C下烘干6h。將烘干后的前驅(qū)體與碳酸鋰按摩爾比I : I. 05混合均勻后在馬弗爐中900°C焙燒16h，焙燒后的材料經(jīng)過破碎過篩后得到均一 LiNia 7Co0.18Mn0.Cl8Ala0402的多元材料。
實施例2 用8500g硫酸鎳、1725g硫酸鈷、759g硝酸鋁配制20L濃度為2M的鹽溶液A，用797g硫酸鎳、862g硫酸鈷、677g硫酸錳配制5L濃度為2M的鹽溶液B。按下表配制出中間層部分各溶液
權(quán)利要求
1.一種用于鋰離子電池正極材料的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，其特征在于，具有以下分子式組成 (1-x) [NiaMnbC0l_a_b] [OHJ2 x [NimConM1^mJ
2， 其中，M 為 Mn、Al、Mg、Ti 中的任一種元素；0. 2 ^ x ^ 0. 9 ；1/3 ( a，b ( 1/2 ；0. 6 ^ m<I ；0 ^ n ^ 0. 3 ； 具有多級核殼結(jié)構(gòu)，包括核心部分、外殼部分和中間部分； 所述核心部分由鎳含量摩爾百分比為大于60%、且小于100%的高比容量多元材料構(gòu)成，所述核心部分具有的分子式為(NimCc^Mm) (OH)2 ;其中，M為Mn、Al、Mg、Ti中的一種或幾種元素混合，0. 6彡m<l，0彡n彡0. 3; 所述外殼部分由鈷含量摩爾百分比為0 33%，鎳、錳摩爾含量相同的高安全性材料構(gòu)成；所述外殼部分分子式為(NiaMnbC0l_a_b) (OH)2 ;其中，1/3 ^ a, b ^ 1/2 ； 所述中間部分介于所述核心部分至所述外殼部分之間，中間部分具有多層由含有上述核心部分和外殼部分不同比例配置而成的材料構(gòu)成；中間部分的從內(nèi)到外每層材料中所含有的核心材料的比例逐步降低、而外殼材料的比例逐步升高；按照從內(nèi)到外每層材料中含有的核心材料與外殼材料之比為20% 80%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，其特征在于，所述核心部分為鎳含量摩爾百分比大于60%、且小于100%的多元材料，所述外殼部分鎳錳摩爾含量相同，所述外殼部分鈷含量摩爾百分比是材料中金屬元素總摩爾含量的0. 1% -33%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，其特征在于，所述中間部分是一立體結(jié)構(gòu)，中間部分至少包括有四層，且每層材料內(nèi)鎳鈷錳含量是均一不變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，其特征在于，所述多級核殼結(jié)構(gòu)材料的半徑為l-20um ;所述核心部分的半徑為多級核殼結(jié)構(gòu)材料半徑的20% -80%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，其特征在于，所述中間部分中 自核心部分向外殼部分依次分布的各層之間的鎳含量逐層降低、錳含量逐層增加； 每層鎳含量的降低量為核心部分鎳含量的0. 1% 12%,核心部分與外殼部分之間的鎳含量差值變化量至少是核心部分鎳含量的15% ； 每層錳含量的增加量為外殼部分錳含量的0. 1% 18%，核心部分與外殼部分之間的錳含量差值變化量至少是外殼部分錳含量的33%。
6.一種如權(quán)利要求I所述的用于鋰離子電池正極材料的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體的制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)以摩爾比Ni Co M = m n l-m-n的比例配制1L-20L濃度在0. 1M-2. 8M的核心部分材料的鹽溶液A，以摩爾比Ni Co Mn = a l_a_b b的比例配制1L-20L濃度在0. 1M-2. 8M的外殼部分材料鹽溶液B ;其中 鹽溶液A與鹽溶液B的中總的金屬元素物質(zhì)摩爾比為X : 1-x ； (2)分別從鹽溶液A與溶液B中取出其溶液體積的10%-90%，將取出部分的A溶液和B溶液均分別分成y份(y彡4)，標(biāo)號為Al，A2， ，Ay和BI，B2， ，By ；A1到Ay鹽溶液體積按等差數(shù)列從大到小排列到By的鹽溶液體積按從小到大的等差數(shù)列排列；依次將Al與BI，A2與B2，. . .，Ay與By進行混合，從而形成鹽溶液AB1、鹽溶液AB2，...，鹽溶液ABy備用； (3)以O(shè).lL/h-10L/h速率向反應(yīng)釜中加入上述剩余部分的鹽溶液A，通過2-10M的氫氧化鈉溶液將PH值控制在10-12間，進行共沉淀反應(yīng)得到前驅(qū)體核心部分的固液混合物，沉淀固體分子式為(NimCoJm) (OH)2，其中，M為Mn、Al、Mg、Ti中的一種或幾種元素的混合，O. 6 < m < 1，0 < η < O. 3，該沉淀固體即為前驅(qū)體的核心部分； (4)將剩余部分的鹽溶液A完全注入反應(yīng)釜后在反應(yīng)條件不變的情況下依次注入鹽溶液ABl，鹽溶液ΑΒ2，,鹽溶液ABy，最后注入剩余部分的鹽溶液B ； (5)在所有鹽溶液完全注入反應(yīng)釜后停止反應(yīng)，固液混合物通過離心過濾分離，洗滌至中性后在80-200°C下烘干4-10h，得到分子式為 (1-x) [NiaMnbC0l_a_b] [OHJ2 · x[NimConM1In]
2的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，其中，M 為 Mn、Al、Mg、Ti 中的任一種元素;0· 2 ≤ x ≤ O. 9 ；1/3 ≤ a, b≤ 1/2 ；0. 6≤ m < I ；O < η < O. 3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體的制備方法，其特征在于，所述鹽溶液ΑΒ1，ΑΒ2，. . .，ABy是按照特定順序依次加入的，形成了 y層依次包覆于核心結(jié)構(gòu)之上的殼結(jié)構(gòu)層，按照從核到殼的順序鹽溶液A的含量逐層減少而同時鹽溶液B的含量逐層增加，最外層為由鹽溶液B組成的殼結(jié)構(gòu)。
8.一種用于鋰離子電池正極材料的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料，其特征在于，具有如權(quán)利要求I所述的前驅(qū)體。
9.一種用于鋰離子電池正極材料的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料的制備方法，其特征在于制備如權(quán)利要求8所述的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料是通過將權(quán)利要求I所述的前驅(qū)體或根據(jù)權(quán)利要求6所述的前驅(qū)體制備方法得到的前驅(qū)體與鋰源混合焙燒得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下 首先，根據(jù)權(quán)利要求6的前驅(qū)體制備方法得到分子式為(1-x) [NiaMnbC0l_a_b][OHJ2 · X[NiniConM1 __]
2的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，然后將上述前驅(qū)體與碳酸鋰按摩爾比I : 1-1 1.2混合均勻后在馬弗爐中多段焙燒，其焙燒溫度300-10001，焙燒時間8-30h，多段焙燒后經(jīng)冷卻、破碎、過篩得到多級核殼多元材料。
全文摘要
本發(fā)明一種用于鋰離子電池正極材料的多級核殼結(jié)構(gòu)多元材料前驅(qū)體，具有以下分子式組成(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)；采用核殼多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其核心部分采用高鎳系高比容量多元材料，外殼部分采用鎳錳摩爾含量相同含有少量鈷或者不含鈷的高安全性材料，中間為多層材料按核與殼的不同比例配置而成的，從內(nèi)到外每層材料中核材料的比例逐步降低，殼材料的比例逐步升高，從而形成多級核殼結(jié)構(gòu)，既能發(fā)揮核材料的高比容量性能又能發(fā)揮出殼材料的高循環(huán)穩(wěn)定高安全性特點，大規(guī)模制造成本低廉，與均相多元材料相比成本并未增加，而且可重復(fù)性高，批次穩(wěn)定性好，適合于大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的需要。
文檔編號H01M4/525GK102631875SQ20121007408
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者侯配玉, 周恩婁, 張軍, 張聯(lián)齊, 楊瑞娟, 郭建 申請人:上海中興派能能源科技有限公司