钨离子掺杂高镍梯度三元正极材料及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种钨离子掺杂高镍梯度三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料为镍钴锰三元正极材料，所述镍钴锰三元正极材料呈球形颗粒状，镍元素含量从正极材料颗粒的内部到表面呈梯度降低，锰元素含量从正极材料颗粒的内部到表面呈梯度升高，钴元素在正极材料颗粒中均匀分布，钨元素掺杂在正极材料颗粒的表面。2.如权利要求1所述的钨离子掺杂高镍梯度三元正极材料，其特征在于，所述钨离子掺杂高镍梯度三元正极材料颗粒的平均粒径为10～15μm。3.一种如权利要求1
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2中任一项所述的钨离子掺杂高镍梯度三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将低镍的镍钴锰混合盐溶液泵入高镍的镍钴混合盐溶液中搅拌形成混合液，并不断将混合液泵入装有氨水溶液的反应釜中，加热并通入保护气体，调节反应釜中氨浓度和ph值，同时搅拌进行共沉淀反应，得到含有前驱体材料的溶液；所述低镍的镍钴锰混合盐溶液中镍离子浓度低于高镍的镍钴混合盐溶液中镍离子浓度；(2)将步骤(1)所得含有前驱体材料的溶液搅拌陈化，过滤，洗涤，干燥，得镍钴锰氢氧化物前驱体；(3)将步骤(2)所得镍钴锰氢氧化物前驱体与锂源、钨源混合研磨，然后在氧化气氛下进行两段式烧结，得到钨离子掺杂高镍梯度三元正极材料。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述低镍的镍钴锰混合盐溶液中镍、钴、锰离子的总摩尔浓度为0.3～3.0mol/l，镍、钴、锰的摩尔比为7:1:2；所述高镍的镍钴混合盐溶液中镍、钴离子的总摩尔浓度为0.3～3.0mol/l，镍、钴的摩尔比为9:1。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述低镍的镍钴锰混合盐溶液泵入高镍的镍钴混合盐溶液中的加料时间为35～45小时，不断将含低镍的镍钴锰混合盐溶液和高镍的镍钴混合盐溶液的混合液在同一加料时间内通入反应釜中。6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述保护气体为氮气或氩气；用质量浓度为25～28％的氨水调节反应釜中的氨浓度使氨浓度保持在0.4～0.6mol/l：用浓度为1.0～7.0mol/l的氢氧化物沉淀剂溶液调节反应釜中的ph值，使ph保持在10～12；所述氢氧化物沉淀剂溶液的摩尔浓度为低镍的镍钴锰混合盐溶液中金属离子总摩尔浓度的1.5～3倍；所述氢氧化物沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或两种。7.如权利要求3～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，共沉淀反应的温度为40～60℃，反应过程中的搅拌速度为800～1200r/min；步骤(2)中，陈化的时间为10
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14小时。8.如权利要求3～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述镍钴锰氢氧化物前驱体中镍、钴、锰元素总摩尔数与锂源中锂元素摩尔比为1:1.03～1.08；所述镍钴锰氢氧化物前驱体中镍、钴、锰元素总摩尔数与钨源中钨的摩尔比为1～0.97:0.001～0.03。9.如权利要求3～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锂源为一水氢氧化锂或碳酸锂中的一种或两种；所述钨源为三氧化钨、二硫化钨的一种或两种；
所述低镍的镍钴锰混合盐溶液为可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐的混合溶液；所述高镍的镍钴混合盐溶液为可溶性镍盐、可溶性钴盐的混合溶液；所述可溶性镍盐为硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍中的一种或几种；所述可溶性钴盐为硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴或氯化钴中的一种或几种；所述可溶性锰盐为硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰或氯化锰中的一种或几种。10.如权利要求3～6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述氧化气氛为空气气氛或氧气气氛；所述两段式烧结是指先在400～500℃下烧结3～5h，再在650～850℃下烧结10～14h。

技术总结
一种钨离子掺杂高镍梯度三元正极材料，呈球形颗粒状，镍元素从颗粒内部到表面呈梯度降低，锰元素从颗粒内部到表面呈梯度升高，钴元素在正极材料颗粒中均匀分布，钨元素掺杂在颗粒的表面。其制备方法为：将低镍的镍钴锰混合盐溶液泵入高镍的镍钴混合盐溶液中，并不断将该混合液泵入装有氨水溶液的反应釜中，加热并通入保护气体，调节氨浓度和pH值，搅拌进行共沉淀反应，搅拌陈化，过滤，洗涤，干燥，与锂源、钨源混合研磨，烧结，得到三元正极材料。本发明通过材料的梯度结构和钨离子掺杂，既稳定了材料结构，又提升了材料的离子电导率，降低了材料在充放电过程中的电化学极化，二者的协同效应能大大提高高镍三元材料的性能和稳定性。应能大大提高高镍三元材料的性能和稳定性。应能大大提高高镍三元材料的性能和稳定性。


技术研发人员：童汇 余荣天 喻万景 丁治英 田庆华 郭学益
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2021.06.10
技术公布日：2021/10/23