(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111494841.9 (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 湖南长远锂科股份有限公司 地址 410205 湖南省长 沙市岳麓区麓天路 18号 申请人 湖南长远锂科新能源 有限公司 　 金驰能源材 料有限公司 (72)发明人 李旻　李厦　侯鑫宇　周友元　 黄滔　熊学　赵俊豪　苏帅　 (74)专利代理 机构 北京天盾知识产权代理有限 公司 11421 代理人 李琼芳 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/485(2010.01)H01M 4/525(2010.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 4/04(2006.01) (54)发明名称 一种特定核壳结构的高功率正极材料及其 制备方法 (57)摘要 本发明提供特定核壳结构的高功率正极材 料， 呈平均粒径为3～15μm的球形或类球形颗 粒， 由冠状内核和外壳组成； 冠状内核的平均直 径为2～10μm， 冠状内核包括主核和分布于主核 表面的突起， 突起的平均长度为0.05～0.8μm； 外壳的平均厚度为0.5～3μm， 由单个或多个一 次颗粒在内核表面有序排列构成； 分布于主核表 面的突起构成连接层， 至少部分所述突起与外壳 定向连接， 连接层的孔隙率为50%～90%。 还公开 了该正极材料的制备方法。 该正 极材料性能不受 内核收缩率影 响， 尺寸可控、 一致性好， 且具有耐 压强度高、 功率 性能优异、 循环稳定性 好等优点。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 113903901 A 2022.01.07 CN 113903901 A 1.一种特定核壳结构的高功率正极材料， 其特征在于， 所述正极材料呈平均 粒径为3～ 15 μm的球形或类 球形颗粒 形貌， 由冠状内核和外壳组成； 所述冠状内核的平均直径为2～10μm， 所述冠状内核包括主核和分布于主核表面的突 起， 所述主核由多个一次颗粒紧密团聚成二次球或类球形， 所述突起的平均长度为0.05～ 0.8 μm， 由单个或多个一次颗粒构成； 所述外壳的平均厚度为0.5～3 μm， 由单个或多个一次颗粒在内核表面有序排列构成； 分布于所述主核表面的突起构成连接层， 至少部分所述突起与外壳定向连接， 所述连 接层的孔隙率 为50%～90%。 2.如权利要求1所述的特定核壳结构的高功率正极材料， 其特征在于， 所述主核直径与 正极材料直径的比值 为0.5～0.8； 所述外壳厚度与所述冠状内核直径的比值 为0.1～0.4。 3.如权利要求1所述的特定核壳结构的高功率正极材料， 其特征在于， 所述正极材料内 核的化学式为LizNixCoyM(1‑x‑y)O2， 0.9≤z≤1.2， 0.5＜x＜1， 0≤y＜0.2， M为Al、 Mn、 Mg、 Zr中 的一种或几种 元素组合； 所述正极材料外壳的化学式为LidNiaCobMncN(1‑a‑b‑c)O2， 0.9≤d≤ 1.2， 0.5＜a＜1， 0≤b＜0.2， 0＜c＜0.3， N为Al、 Zr、 Sr、 Ce、 Nb、 La、 Mo、 Ta、 W、 Sn、 Si、 Ti中的一 种或几种元 素组合。 4.一种特定核壳结构的高功率 正极材料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： （1） 制备内核： 将镍、 钴和M的第一混合盐溶液、 沉淀剂溶液和络合剂溶液并流通入到底液中， 进行阶 段I反应， 反应分为两个子步骤， 子步骤一反应至达到目标粒径后， 停止进 料， 再调整体系固 含量为子步骤一反应的10～30%， 调整第一混合盐的流量至子步骤一反应的1.0～1.5倍， 继 续进料， 进行子步骤二的反应， 得到含有内核的料浆； M为Al、 Mn、 Mg、 Zr中的一种或几种元素 组合； （2） 制备外壳： 将镍、 钴、 锰和掺杂元素N的第二混合盐溶液， 沉淀剂溶液和络合剂溶液并流通入到步 骤 （1） 所得料浆中， 进 行阶段II的反应， 至 反应达到目标粒径后， 停止进 料， 经陈化， 过滤， 洗 涤， 干燥， 得到核壳结构的前驱体； N为Al、 Zr、 Sr、 Ce、 Nb、 La、 Mo、 Ta、 W、 Sn、 Si、 Ti中的一种或 几种元素组合； （3） 烧结成型： 将所得前驱体与锂盐混合均匀， 预处理后， 进行两段烧结， 得到具有特定核壳结构的正 极材料。 5.如权利要求4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法， 其特征在于， 阶段 I的反应pH值控制在10～12； 阶段I I的反应pH值控制在9 ～11。 6.如权利要求4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中， 所述继续进料的时间为1～8h 。 7.如权利要求4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法， 其特征在于， 步骤 （2） 中， 所述第二混合盐的流 量为步骤 （1） 中子步骤一中第一混合盐流 量的0.5～1.0倍。 8.根据权利要求4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法， 其特征在于， 步 骤 （1） 中， 所述目标 粒径为2.5～10.5 μm； 步骤 （2） 中， 所述目标 粒径为3.5～15.5 μm。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113903901 A 29.根据权利要求4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法， 其特征在于， 步 骤 （1） 和步骤 （2） 中， 所述沉淀剂为碳酸盐； 所述碳酸盐选自碳酸钠、 碳酸铵、 碳酸氢铵或碳 酸氢钠中的一种或几种； 所述络合剂为氨水、 三乙醇胺、 氟化钠和氟化铵中的一种或几种； 步骤 （1） 和步骤 （2） 中的沉淀剂、 络合剂可相同或不同。 10.根据权利要求4所述的特定核壳结构的高功率正极材料的制备方法， 其特征在于， 步骤 （3） 中， 所述预处理为真空热处理； 所述真空热处理的温度为450～800℃， 时间为2～ 6h； 所述两段烧结 是指先在3 00～800℃烧结2 ～10h， 然后在6 00～1000 ℃烧结6～18h 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113903901 A 3