CN110683590A - 基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体制备方法 - Google Patents

基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝氧锂离子电池正极材料，是具有球形结构的，从球心到球壳处铝元素浓度逐渐增大的锂离子电池正极材料，是将基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体与适量碳酸锂混合均匀并置于氧气氛围中在适当的温度下煅烧得到，其中，基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体，是以偏铝酸钠作为铝源，通过共沉淀法制备的，具有球形结构的，从球心到球壳处铝元素浓度逐渐增大的前驱体材料。本发明给出上述正极材料的制备方法，并给出其中所述的基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体的制备方法。

Description

基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体制备方法
技术领域
本发涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体是一种基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝前驱体制备方法
背景技术
由于经济的发展和人口的增加，当今能源和环境问题日益突出。而锂离子电池作为一种应用前景广阔的能源被广泛应用在移动便携式电子产品、电动汽车、航空航天、军事等领域中。而锂离子电池中正极材料又是制约锂离子电池技术发展的关键，进一步提高正极材料的能量密度、安全性、循环稳定性等成为了目前锂离子电池正极材料的发展方向。
自从Goodenough发明了Li2CoO3，SNOY最先将其商业化应用后，到目前为止已有诸多正极材料被应用在锂离子电池中，在层状锂离子电池正极材料中，目前的研究热点和重点是三元层状正极材料，例如镍钴铝酸锂材料(NCA)。NCA正极材料是在Li2NiO3材料的基础上用Co，Al元素取代部分Ni元素而形成，保留了Li2NiO3较高容量的特性，而Al的加入不仅降低了成本还提高了材料的循环稳定性。
目前制备镍钴铝酸锂比较成熟的方法是首先采用共沉淀法合成镍钴铝前驱体，然后再配比适量锂源高温烧结制备镍钴铝酸锂。而共沉淀法制备镍钴铝前驱体的过程中主要是将铝离子、镍离子、钴离子一起通过氢氧化钠沉淀，Solid State Ionics,2003,160:39中报道的便是类似的方法，报道中采用Al(NO3)3作为铝源，氢氧化锂作为沉淀剂；但是铝离子和镍钴离子在碱性环境中开始沉淀和完全沉淀的pH值并不相同，铝离子开始沉淀的pH约为3.2，最佳沉淀值约为7，镍钴离子开始沉淀和最佳沉淀值分别约为6.6和11。但是氢氧化铝沉淀在pH为7.8时开始溶解，当pH为10.8时完全溶解，这样铝离子就很难与镍钴离子形成均匀的共沉淀，使得铝离子在最终的镍钴铝酸锂正极材料中分布不均匀，进而影响正极材料的电化学性能。Ni、Co和Al共沉淀，关键是克服Al3+易水解单独沉淀，难与镍钴离子形成均匀的共沉淀的问题。为了克服这个问题，Electrochemical and Solid-State Letters,2009,12,A211和专利103094546A报道了一种方法，在硝酸铝溶液中加入适量络合剂(NH3·H2O)形成铝的溶胶溶液，然后分别将镍钴混合盐溶液、铝的溶胶溶液、沉淀剂络合剂加入反应釜中共沉淀结晶形成球形氢氧化镍钴铝，采用这种方法虽然可以制备出粒径较大的氢氧化镍钴铝球形颗粒，但是铝元素在球形颗粒中的分布并不是均匀的，而是以纳米微粒Al(OH)x的形式存在。
镍钴铝酸锂是一种具有α-NaFeO2结构的三元层状材料，其中具有电化学活性的是镍、钴两种元素，铝元素并不具有电化学活性，但铝元素的引入却可以稳定材料的层状结构，提高电池的循环稳定性。随着铝元素浓度梯度的分布，具有球形结构的镍钴铝酸锂从球心到球壳铝元素含量逐渐增加，提高了正极材料电荷传递速率，降低了电极界面阻抗；提高了热稳定性、循环稳定性和大电流放电能力等；而高铝含量的壳层作为保护层缓减了电解液对正极材料的溶解、侵蚀，减少了副反应的发生。同时铝元素的加入还降低了生产成本。
发明内容
本发明涉及一种通过共沉淀法制备基于铝元素浓度梯度分布的具有球形结构的镍钴铝前驱体以及镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。通过共沉淀法制备镍钴铝前驱体的关键是镍、钴、铝三种元素的共沉淀，但是在碱性环境中铝元素的沉淀速率要远大于镍、钴元素，且pH过高时氢氧化铝又会溶解，而本发明提供了一种新的方法，通过该方法能更好、更容易地合成铝元素浓度梯度分布的具有球形结构的镍钴铝前驱体以及镍钴铝酸锂正极材料。本发明可通过下述技术方案实现：
一种基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝氧锂离子电池正极材料，是具有球形结构的，从球心到球壳处铝元素浓度逐渐增大的锂离子电池正极材料，是将基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体与适量碳酸锂混合均匀并置于氧气氛围中在适当的温度下煅烧得到，其表达式为LiNi1-x-yCoyAlxO2+x，式中0＜x≤0.1，0.1≤y≤0.2，其中，基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体，是以偏铝酸钠作为铝源，通过共沉淀法制备的，具有球形结构的，从球心到球壳处铝元素浓度逐渐增大的前驱体材料，其表达式为Ni1-x-yCoyAlx(OH)2+x，式中0＜x≤0.1，0.1≤y≤0.2。
上述基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体的制备方法，包括以下步骤：
a)将镍盐和钴盐溶于去离子水中，按照混合金属盐水溶液中镍与钴的摩尔比为3.5-8的比例配制成金属离子总浓度为0.2-2mol/L的混合金属盐溶液A。
b)将氢氧化钠溶于去离子水中，配制成浓度为1-10mol/L的沉淀剂溶液，取浓度为0.1-1mol/L的氨水作为络合剂，将沉淀剂和络合剂按体积比为2-4的比例配制成含有络合剂和沉淀剂的混合溶液B。
c)将偏铝酸钠和少量氢氧化钠溶于去离子水中配制成混合水溶液C，其体积为混合金属盐溶液A体积的0.1-0.9，其中Al元素的浓度与所述镍盐和钴盐的混合金属盐溶液A的浓度有关，其浓度为混合金属盐溶液A浓度的0.01-1；所述含偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液中氢氧化钠是为了抑制偏铝酸钠的水解，其含量少许即可；
d)准备适量去离子水D，其体积与所述含偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液C的体积有关，二者体积之和(C+D)与所述镍盐和钴盐的混合金属盐溶液A体积相等。
e)在反应釜中预先加入适量含有络合剂的底液，底液的pH为10-12；
f)将所述镍钴混合盐溶液A、所述含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液B、所述偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液C加入搅拌速率为200-800r/min的所述反应釜中，通过控制反应体系的pH、温度、搅拌速率以及进料速率等条件来制备所述前驱体，其中所述镍盐和钴盐的混合金属盐溶液A以100-1000ml/h恒定速率加入所述反应釜中，所述含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液B通过反应釜自动控制系统加入所述反应釜中以调节反应体系的pH，使得pH值控制在11-12之间；所述偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液C通过以下方式加入所述反应釜中：将所述偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液C以10ml/h-100ml/h的速率加入固定体积的所述适量去离子水D中，确保其加入速率小于混合金属盐溶液A的加入速率，并不断搅拌形成混合水溶液C1，同时将所形成混合水溶液C1以与A溶液相同的速率加入所述反应釜中，从而使制得的前躯体中铝浓度逐渐增加。
g)反应结束后，保持反应体系的搅拌速率和反应温度将前驱体陈化一段时间，然后从反应釜中将物料接出静置，下层沉淀即为制得的氢氧化镍钴铝前驱体，将前驱体用去离子水洗涤数次直至滤液pH低于8，并将清洗后的前驱体材料置于120℃的烘箱中烘干。
h)将干燥前驱体与碳酸锂按物质的量之比M:Li＝1:1.05(M为镍钴铝之和)混合均匀，置于氧气氛围中在700-900℃下煅烧10-30h，冷却至后室温后过筛即可获得所述的基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝氧锂离子电池正极材料LiNi1-x-yCoyAlxO2+x。
根据本发明的一实施方式，所述方法中所述镍盐为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍和醋酸镍中的一种或几种。
根据本发明的一实施方式，所述方法中所述钴盐为硫酸钴、硝酸钴、氯化钴和醋酸钴中的一种或几种。
根据本发明的一实施方式，所述方法中所述反应釜内的反应温度为40-80℃。
本发明同时提供一种上述基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝氧正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)制备基于铝元素浓度梯度分布的球形氢氧化镍钴铝前驱体；
2)将步骤1)所获得的前驱体过滤，用去离子水洗涤沉淀数次直至滤液pH低于8，并将清洗后的材料烘干，得到干燥前驱体；
3)将步骤2)所获得的干燥前驱体与碳酸锂按物质的量之比M:Li＝1:1.05，M为镍钴铝之和，混合均匀，置于氧气氛围中在700-900℃下煅烧10-30h，冷却至后室温后过筛即可获得所述的基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝氧锂离子电池正极材料LiNi1-x- yCoyAlxO2+x。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
采用本发明能够制备出基于铝元素浓度梯度分布的具有球形结构的镍钴铝前驱体，铝的浓度从核到颗粒表面逐渐增大，在球面处浓度最大；本发明铝源采用偏铝酸钠，有效解决了铝离子沉淀过快而导致的镍、钴、铝三种元素不能形成均匀沉淀，使得铝元素在镍钴铝酸锂材料中均匀的呈梯度分布。
附图说明
图1为实施例1制备的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的SEM图。
图2为实施例2制备的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Al0.1O2的SEM图。
图3为实施例3制备的锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.2Al0.1O2的SEM图。
图4为实施例4制备的锂离子电池正极材料LiNi0.75Co0.15Al0.1O2的SEM图。
图5为实施例1制备的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的循环性能图。
图6为实施例2制备的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Al0.1O2的循环性能图。
图7为实施例3制备的锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.2Al0.1O2的循环性能图。
图8为实施例4制备的锂离子电池正极材料LiNi0.75Co0.15Al0.1O2的循环性能图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
1)配备镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液4.5L，Ni+Co的离子浓度为0.2mol/L，其中Ni:Co＝80:15；1mol/L的氢氧化钠溶液3L，并在其中加入质量浓度为0.1mol/L的氨水溶液1.5L形成含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液；0.032mol/L的偏铝酸钠溶液(其中加入少量氢氧化钠)1.5L；去离子水3L。
2)在30L的反应釜中预先加入10L的母液作为底液，控制反应釜内温度为60℃，反应釜转速为600r/min。
3)将所述镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液以150ml/h的速率通过蠕动泵加入反应釜中，偏铝酸钠水溶液以50ml/h的速率加入到3L不断搅拌的去离子水D中形成混合水溶液C1，同时将混合水溶液C1以150ml/h的速率通过蠕动泵加入反应釜中，含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液是由反应釜自动控制系统通过pH值来控制加入反应釜中的，体系的pH＝11.6±0.03。
4)其中具体地，进料开始后，由于偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液不断加入去离子水中形成混合水溶液C1，而混合水溶液C1又不断被加入到反应釜中，使得混合水溶液C1中铝元素的浓度不断增大，从而使进入反应釜中的铝元素浓度不断增大，沉淀到镍钴铝沉淀颗粒表面的铝元素量也不断增大，最终制备出铝元素沿着颗粒径向呈浓度梯度分布的镍钴铝前驱体。
5)过程中严格控制整个反应体系的pH值和粒度分布，待镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液以及混合水溶液C1加料完成后停止反应，保持反应体系的转速和温度使浆料在反应釜中继续陈化3h，然后将物料接出过滤去掉母液，并用去离子水清洗若干次直至上层清液pH呈中性以及其中不再含有SO4 2-为止，将洗涤过滤后的物料在120℃的烘箱中干燥后即为制备的Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2前驱体
6)将上述Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2前驱体置于管式炉中，于氧气氛围中煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为10h，即可获得基于铝元素浓度梯度分布的球形镍钴铝氧锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2。
图1为实施例1制备的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的SEM图。
图5为实施例1制备的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.15Al0.05O2的循环性能图。
实施例2：
1)配备镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液4.5L，Ni+Co的离子浓度为2mol/L，其中Ni:Co＝80:10；5mol/L的氢氧化钠溶液2.8L，并在其中加入质量浓度为0.5mol/L的氨水溶液1.2L形成含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液；1/3mol/L的偏铝酸钠溶液(其中加入少量氢氧化钠)3L；去离子水1.5L。
2)在30L的反应釜中预先加入10L的母液作为底液，控制反应釜内温度为80℃，反应釜转速为400r/min。
3)将所述镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液以150ml/h的速率通过蠕动泵加入反应釜中，偏铝酸钠水溶液以100ml/h的速率加入到3L不断搅拌的去离子水中形成混合水溶液C1，同时将混合水溶液C1以150ml/h的速率通过蠕动泵加入反应釜中，含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液是由反应釜自动控制系统通过pH值来控制加入反应釜中的，体系的pH＝11.8±0.03。
4)其中具体地，进料开始后，由于偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液不断加入去离子水中形成混合水溶液C1，而混合水溶液C1又不断被加入到反应釜中，使得混合水溶液C1中铝元素的浓度不断增大，从而使进入反应釜中的铝元素浓度不断增大，沉淀到镍钴铝沉淀颗粒表面的铝元素量也不断增大，最终制备出铝元素沿着颗粒径向呈浓度梯度分布的镍钴铝前驱体。
5)过程中严格控制整个反应体系的pH值和粒度分布，待镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液以及混合水溶液C1加料完成后停止反应，保持反应体系的转速和温度使浆料在反应釜中继续陈化3h，然后将物料接出过滤去掉母液，并用去离子水清洗若干次直至上层清液pH呈中性以及其中不再含有SO4 2-为止，将洗涤过滤后的物料在120℃的烘箱中干燥后即为制备的Ni0.8Co0.1Al0.1(OH)2前驱体。
6)将上述Ni0.8Co0.1Al0.1(OH)2前驱体置于管式炉中，于氧气氛围中煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧时间为15h，即可获得基于铝元素浓度梯度分布的球形镍钴铝氧锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Al0.1O2。
图2为实施例2制备的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Al0.1O2的SEM图。
图6为实施例2制备的锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.1Al0.1O2的循环性能图。
实施例3：
1)配备镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液4.5L，Ni+Co的离子浓度为1mol/L，其中Ni:Co＝70:20；10mol/L的氢氧化钠溶液3L，并在其中加入质量浓度为1mol/L的氨水溶液1L形成含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液；1/3mol/L的偏铝酸钠溶液(其中加入少量氢氧化钠)1.5L；去离子水3L。
2)在30L的反应釜中预先加入10L的母液作为底液，控制反应釜内温度为45℃，反应釜转速为500r/min。
3)将所述镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液以150ml/h的速率通过蠕动泵加入反应釜中，偏铝酸钠水溶液以50ml/h的速率加入到3L不断搅拌的去离子水中形成混合水溶液C1，同时将混合水溶液C1以150ml/h的速率通过蠕动泵加入反应釜中，含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液是由反应釜自动控制系统通过pH值来控制加入反应釜中的，体系的pH＝11.0±0.03。
4)其中具体地，进料开始后，由于偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液不断加入去离子水中形成混合水溶液C1，而混合水溶液C1又不断被加入到反应釜中，使得混合水溶液C1中铝元素的浓度不断增大，从而使进入反应釜中的铝元素浓度不断增大，沉淀到镍钴铝沉淀颗粒表面的铝元素量也不断增大，最终制备出铝元素沿着颗粒径向呈浓度梯度分布的镍钴铝前驱体。
5)过程中严格控制整个反应体系的pH值和粒度分布，待镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液以及混合水溶液C1加料完成后停止反应，保持反应体系的转速和温度使浆料在反应釜中继续陈化3h，然后将物料接出过滤去掉母液，并用去离子水清洗若干次直至上层清液pH呈中性以及其中不再含有SO4 2-为止，将洗涤过滤后的物料在120℃的烘箱中干燥后即为制备的Ni0.7Co0.2Al0.1(OH)2前驱体。
6)将上述Ni0.7Co0.2Al0.1(OH)2前驱体置于管式炉中，于氧气氛围中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为20h，即可获得基于铝元素浓度梯度分布的球形镍钴铝氧锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.2Al0.1O2。
图3为实施例3制备的锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.2Al0.1O2的SEM图。
图7为实施例3制备的锂离子电池正极材料LiNi0.7Co0.2Al0.1O2的循环性能图。
实施例4：
1)配备镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液4.5L，Ni+Co的离子浓度为2mol/L，其中Ni:Co＝75:15；10mol/L的氢氧化钠溶液2.8L，并在其中加入质量浓度为1mol/L的氨水溶液0.7L形成含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液；0.5mol/L的偏铝酸钠溶液(其中加入少量氢氧化钠)2L；去离子水2.5L。
2)在30L的反应釜中预先加入10L的母液作为底液，控制反应釜内温度为55℃，反应釜转速为550r/min。
3)将所述镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液以150ml/h的速率通过蠕动泵加入反应釜中，偏铝酸钠水溶液以67ml/h的速率加入到2.5L不断搅拌的去离子水中形成混合水溶液C1，同时将混合水溶液C1以150ml/h的速率通过蠕动泵加入反应釜中，含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液是由反应釜自动控制系统通过pH值来控制加入反应釜中的，体系的pH＝11.4±0.03。
4)其中具体地，进料开始后，由于偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液不断加入去离子水中形成混合水溶液C1，而混合水溶液C1又不断被加入到反应釜中，使得混合水溶液C1中铝元素的浓度不断增大，从而使进入反应釜中的铝元素浓度不断增大，沉淀到镍钴铝沉淀颗粒表面的铝元素量也不断增大，最终制备出铝元素沿着颗粒径向呈浓度梯度分布的镍钴铝前驱体。
5)过程中严格控制整个反应体系的pH值和粒度分布，待镍盐和钴盐的混合金属盐水溶液以及混合水溶液C1加料完成后停止反应，保持反应体系的转速和温度使浆料在反应釜中继续陈化3h，然后将物料接出过滤去掉母液，并用去离子水清洗若干次直至上层清液pH呈中性以及其中不再含有SO4 2-为止，将洗涤过滤后的物料在120℃的烘箱中干燥后即为制备的Ni0.75Co0.15Al0.1(OH)2前驱体。
6)将上述Ni0.7Co0.2Al0.1(OH)2前驱体置于管式炉中，于氧气氛围中煅烧，煅烧温度为850℃，煅烧时间为25h，即可获得基于铝元素浓度梯度分布的球形镍钴铝氧锂离子电池正极材料LiNi0.75Co0.15Al0.1O2。
图4为实施例4制备的锂离子电池正极材料LiNi0.75Co0.15Al0.1O2的SEM图。
图8为实施例4制备的锂离子电池正极材料LiNi0.75Co0.15Al0.1O2的循环性能图。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝氧锂离子电池正极材料，是具有球形结构的，从球心到球壳处铝元素浓度逐渐增大的锂离子电池正极材料，是将基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体与适量碳酸锂混合均匀并置于氧气氛围中在适当的温度下煅烧得到，其表达式为LiNi1-x-yCoyAlxO2+x，式中0＜x≤0.1，0.1≤y≤0.2，其中，基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体，是以偏铝酸钠作为铝源，通过共沉淀法制备的，具有球形结构的，从球心到球壳处铝元素浓度逐渐增大的前驱体材料，其表达式为Ni1-x-yCoyAlx(OH)2+x，式中0＜x≤0.1，0.1≤y≤0.2。
2.根据权利要求1所述的基于铝元素浓度梯度分布的氢氧化镍钴铝前驱体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a)将镍盐和钴盐溶于去离子水中，按照混合金属盐水溶液中镍与钴的摩尔比为3.5-8配制成金属离子总浓度为0.2-2mol/L的混合金属盐溶液A；
b)将氢氧化钠溶于去离子水中，配制成浓度为1-10mol/L的沉淀剂溶液，取浓度为0.1-1mol/L的氨水作为络合剂，将沉淀剂和络合剂按体积比为2-4的比例配制成含有络合剂和沉淀剂的混合溶液B；
c)将偏铝酸钠和少量氢氧化钠溶于去离子水中配制成混合水溶液C，其体积为混合金属盐溶液A体积的0.1-0.9，其中Al元素的浓度与所述镍盐和钴盐的混合金属盐溶液A的浓度有关，其浓度为混合金属盐溶液A浓度的0.01-1；所述含偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液中氢氧化钠是为了抑制偏铝酸钠的水解，其含量少许即可；
d)准备适量去离子水D，其体积与所述含偏铝酸钠和少量氢氧化钠的混合水溶液C的体积有关，二者体积之和(C+D)与所述镍盐和钴盐的混合金属盐溶液A体积相当；
e)在反应釜中预先加入适量含有络合剂的底液，底液的pH为10-12；
f)将所述镍钴混合盐溶液A、所述含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液B、所述偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液C加入搅拌速率为200-800r/min的所述反应釜中，通过控制反应体系的pH、温度、搅拌速率以及进料速率等条件来制备所述前驱体，其中所述镍盐和钴盐的混合金属盐溶液A以100-1000ml/h恒定速率加入所述反应釜中，所述含有络合剂和沉淀剂的混合水溶液B通过反应釜自动控制系统加入所述反应釜中以调节反应体系的pH，使得pH值控制在11-12之间；所述偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液C通过以下方式加入所述反应釜中：将所述偏铝酸钠和氢氧化钠的混合水溶液C以10ml/h-100ml/h的速率加入固定体积的所述适量去离子水D中，确保其加入速率小于混合金属盐溶液A的加入速率，并不断搅拌形成混合水溶液C1，同时将所形成混合水溶液C1以与A溶液相同的速率加入所述反应釜中，从而使制得的前躯体中铝浓度逐渐增加；
g)反应结束后，保持反应体系的搅拌速率和反应温度将前驱体陈化一段时间，然后从反应釜中将物料接出静置，下层沉淀即为制得的氢氧化镍钴铝前驱体，将前驱体用去离子水反复清洗数次后烘干即可。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述镍盐为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍和醋酸镍中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述钴盐为硫酸钴、硝酸钴、氯化钴和醋酸钴中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述反应釜内的反应温度为40-80℃。
6.根据权利要求1所述的基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝氧正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)采用如权利要求2-5所述的方法制备的基于铝元素浓度梯度分布的球形氢氧化镍钴铝前驱体；
2)将步骤1)所获得的前驱体过滤，用去离子水洗涤沉淀数次直至滤液pH低于8，并将清洗后的材料烘干，得到干燥前驱体；
3)将步骤2)所获得的干燥前驱体与碳酸锂按物质的量之比M:Li＝1:1.05，M为镍钴铝之和，混合均匀，置于氧气氛围中在700-900℃下煅烧10-30h，冷却至后室温后过筛即可获得所述的基于铝元素浓度梯度分布的镍钴铝氧锂离子电池正极材料LiNi1-x-yCoyAlxO2+x。
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