一种具有双层结构的多元正极材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种具有双层结构的多元正极材料的制备方法，该材料包括核心层和渗透层，其中核心层具备如下化学式LiNi_1-x-yCo_xAl_yO_2-aBr_a，其中x＝0.08-0.12，y＝0.16-0.25，a＝0.05-0.08，该方法包括如下步骤：(1)形成混合盐溶液，加入柠檬酸水溶液，再加入氨水溶液，将混合溶液蒸发水分，不断搅拌，得到湿凝胶，烘干预烧，得到核心层前驱体；(2)将核心层前驱体包覆渗透层；(3)将喷雾干燥后的前驱体烧结得到最终产品。本发明制备的正极材料，具有组分配比不同的双层结构，使得该正极材料的活性物质形成梯度，其中核心层具有较高的Ni含量，以保证材料的高容量，渗透层具有较高的铝含量，以保证材料的循环稳定性，此外通过渗透式包覆提高了材料的比表面积，再次提高了该材料整体的能量密度。

主权项

一种具有双层结构的多元正极材料的制备方法，该多元正极材料包括核心层和渗透层，其中核心层具备如下化学式LiNi_1‑x‑yCo_xAl_yO_2‑aBr_a，其中x＝0.08‑0.12，y＝0.16‑0.25，a＝0.05‑0.08，该方法包括如下步骤：(1)制备核心层前驱体将硝酸镍、氯化钴、硫酸铝、草酸锂、溴化锂溶于去离子水中形成混合盐溶液，混合盐溶液的总浓度为0.6‑0.8mol/L，混合均匀后加入浓度为1.5‑2mol/L的柠檬酸水溶液，再加入质量百分浓度为30‑35％的氨水溶液调节pH值为7‑9，所述硝酸镍、氯化钴、硫酸铝、草酸锂、溴化锂的金属离子摩尔比为1‑x‑y∶x∶y∶1‑a∶a；所述硝酸镍、氯化钴、硫酸铝的总量与柠檬酸的摩尔比为1∶(1.1‑1.2)；将混合后的溶液于70‑85℃的水浴中加热以蒸发水分，加热时间为10‑12h，并不断搅拌，搅拌速度为600‑800r/min，得到湿凝胶体，将湿凝胶体于鼓风干燥箱中烘干，烘干温度为150‑170℃，烘干时间为6‑10h，得到干凝胶体，将干凝胶体进行预烧，预烧温度为300‑400℃，预烧时间为2‑4h，得到核心层前驱体；(2)包覆渗透层将上述核心层前驱体自然冷却至室温后于球磨机中球磨3‑5h后得到前驱体微球粉末，备用；将锂、镍、钴和铝的乙酸盐溶解在去离子水中，其中锂镍钴铝元素的摩尔比为50∶3‑5∶6‑8：10‑15，得到金属离子总浓度为1‑2mol/L的乙酸盐溶液；将上述前驱体微球粉末和分散剂丙酮一并放入配好的乙酸盐溶液中混合均匀，其中前驱体微球粉末中镍钴铝元素总量与乙酸盐溶液中的镍钴铝元素总量的摩尔比为2‑3:1，搅拌形成悬浮液，然后将悬浮液在200‑220℃喷雾干燥后得到包覆有渗透层的前驱体；(3)烧结将喷雾干燥后的前驱体在900‑1000℃下进行煅烧，煅烧时间为12‑24h，煅烧后自然冷却至室温后再次在球磨机上球磨1‑2h，得到最终产品。