CN112186160B - 一种复合多元材料和前驱体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料领域，涉及一种复合多元材料和前驱体及其制备方法和应用。所述复合多元材料前驱体为金属氢氧化物颗粒，所述复合多元材料前驱体的内部结构呈发散交互结构，其内部晶体结构经XRD表征，101峰/001峰的强度比为0.5～1.5，101峰/001峰的半峰宽比值为0.4～0.7。本发明提供的复合多元材料前驱体作为锂离子电池正极材料，能够提高锂离子电池的倍率性能和循环稳定性。此外，采用本发明提供的方法制备复合多元材料，整个过程不断消耗水，不产生多余废水，能够达到对环境友好的目的。

Description

一种复合多元材料和前驱体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种复合多元材料和前驱体及其制备方法和应用。
背景技术
复合多元材料为层状正极材料，其中主要金属元素为镍、钴、锰金属。与镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂相比，复合多元材料具有成本低、放电容量大、循环性能好、热稳定性好、结构稳定等优点。随着复合多元锂离子电池在电动汽车中的应用，复合多元锂离子电池正极材料研究方向出现多元化：高镍、高电压、单晶等，复合多元材料成为研究热点，尤其2017年以来，随着电动汽车对续航里程要求不断提高，常规锂电池能量密度已难以满足要求，复合多元材料在未来的一段时期内会成为动力电池主流材料。
目前复合多元材料前驱体的制备方法主要分为液相连续控制结晶法和液相间断控制结晶法，目前绝大数企业大规模生产镍钴锰三元材料前驱体采取液相连续控制结晶法。具体地，将钴镍锰溶液、碱液、络合剂并流加入反应釜中，制备得到球形复合多元前驱体。然而，该方法对产品内部结构无法实现可控，所得复合多元材料虽然可用于常规锂电池中，但是难以应用于车用领域，因为其电化学性能尤其是能量密度、倍率性能、循环性能等方面仍存在较多不足之处。为了提高复合多元材料的电化学性能，目前国内外已经有研究通过改善前驱体结构及形貌以解决材料内部的结构缺陷。
此外，采用常规共沉淀控制结晶技术制备复合多元材料前驱体，需要大量使用导电金属盐溶液、氢氧化物、含氨溶液，因此，共沉淀结晶后会产生大量的含有氨、铵盐和硫酸盐的母液，部分重金属和小固体颗粒也会溶解至母液中，也即，传统的共沉淀结晶技术不仅需要消耗大量的氢氧化物、氨等物料，而且还会产生大量的废气、废水和废物，从而对环境造成巨大的负担。
发明内容
本发明的目的是为了克服采用现有的共沉淀结晶法所得复合多元材料前驱体对应的锂离子电池倍率性能不足、循环稳定性差且会对环境造成巨大负担的缺陷，而提供一种能够获得高倍率性能和循环稳定性且可以减轻环境负担的复合多元材料和前驱体及其制备方法和应用。
本发明的发明人经过深入研究之后发现，采用现有的共沉淀结晶法所得复合多元材料基本主要沿001峰方向生长，101峰方向的生长受到抑制，将其烧结之后会抑制材料内部孔洞的形成，从而阻碍电解液进入材料内部，所得复合多元材料的电化学活性较低。此外，在pH值为8～12的条件下，由于溶液中H+浓度通常较低，以金属单质和/或金属氧化物作为原料无法通过质子传质方式发生氧化还原反应，因此传统工艺无法以金属单质和/或金属氧化物作为原料制备前驱体。本发明的发明人经过深入研究之后还发现，将金属单质和/或金属氧化物、氧化剂、水、导电金属盐溶液和任选的含氨溶液连续混合并置于电导率≥200uS/cm、氧化还原电位ORP值≤100mv、络合剂浓度3～50g/L、金属离子浓度10～80g/L的条件下能够加速溶液的传质速率，H+能够击穿金属单质和/或金属氧化物表面形成的界面膜，从而使液固界面膜实现电子传导以在固体金属单质和/或金属氧化物表面发生电化学腐蚀，解决传统化学反应无法实现的氧化还原反应，与此同时，将反应初期颗粒长大速度控制在3～5μm/h并将反应末期颗粒长大速率控制在0.1～0.5μm/h，能够抑制001峰方向生长，促进101峰方向的生长，使得复合多元材料前驱体的内部结晶呈发散交互结构，将其烧结之后所得材料内部富含孔洞，在充放过程中，电解液能够充分进入到材料孔洞内部，从而增加材料内部电导率，加快质子的传导，为倍率性能的提高以及循环稳定性能的改善提供了条件，该材料制作成锂离子电池的倍率性能和循环性能均非常好。基于此，完成了本发明。
具体地，本发明提供了一种复合多元材料前驱体，其中，所述复合多元材料前驱体为金属氢氧化物颗粒，所述复合多元材料前驱体的内部结构呈发散交互结构，其内部晶体结构经XRD表征，101峰/001峰的强度比为0.5～1.5，101峰/001峰的半峰宽比值为0.4～0.7。
在本发明中，术语“发散交互结构”具体是指一次粒子径向由颗粒中心向向外发散，同时一次粒子轴向与其他一次粒子进行搭接交互生长。
在一种优选实施方式中，所述复合多元材料前驱体由内到外包括疏松内核、任选的过渡层以及致密外壳层，ρ(致密外壳层)＞ρ(过渡层)＞ρ(疏松内核)；或者，所述复合多元材料前驱体的内外结构均匀一致，整体呈疏松多孔结构，且所述复合多元材料前驱体的孔隙直径为0.1～10μm，孔隙率为10～80％，真密度为2.5g/cm3以下。
在一种优选实施方式中，所述疏松内核的直径为10μm以下，所述过渡层的厚度为0～5μm，所述致密外壳层的厚度为0.5～10μm。
在一种优选实施方式中，所述疏松内核、过渡层和致密外壳层的真密度各自呈等差梯度变化，且等差值各自独立地为0.1～0.5g/0.2μm。
在一种优选实施方式中，所述疏松内核的真密度为3.5g/cm3以下，所述过渡层的真密度为2.0～4.2g/cm3，所述致密外壳层的真密度为2.5g/cm3以上。
在一种优选实施方式中，所述疏松内核的孔隙直径为0.1～10μm，所述过渡层的孔隙直径为0.2～10μm，所述致密外壳层的孔隙直径为0.1～5μm。
在一种优选实施方式中，所述复合多元材料前驱体中的金属元素选自镍、钴、锰、铝、锆、钨、镁、锶、钇和钛中的至少两种，优选为镍、钴和锰中的至少两种，或者镍、钴和锰中至少一种与铝、锆、钨、镁、锶、钇和钛中至少一种的混合物。
在一种优选实施方式中，所述复合多元材料前驱体的颗粒粒径D50为3～15μm。
本发明还提供了所述复合多元材料前驱体的制备方法，该方法包括：将金属单质和/或金属氧化物、氧化剂、水连续加入放置有导电金属盐溶液和任选的含氨溶液的反应釜中并将电导率控制在200uS/cm以上、氧化还原电位ORP值控制在100mv以下、络合剂浓度控制在3～50g/L、金属离子浓度控制在10～80g/L的条件下进行化学腐蚀结晶反应，在化学腐蚀结晶反应过程中，通过控制反应条件使得反应初期颗粒长大速度为3～5μm/h，反应末期颗粒长大速率为0.1～0.5μm/h，所述反应初期和反应末期的时长各自占总反应周期的1/30～1/3，化学腐蚀结晶反应结束后将所得反应产物进行磁选得到磁性颗粒和浆料，再将所述浆料进行固液分离得到固体颗粒和滤液，之后将所述固体颗粒洗涤干燥后得到复合多元材料前驱体。
在本发明中，所述金属单质和/或金属氧化物经化学腐蚀结晶反应之后转化为相应的金属氢氧化物，即，Me→Men++ne，MexOy→Men++(n-2x/y)e。所述氧化剂和水作为原料参与金属单质和/或金属氧化物的电化学腐蚀反应，这两者的用量只要能够使得金属单质和/或金属氧化物转化为金属氢氧化物即可。
在本发明中，所述化学腐蚀结晶反应在电导率≥200uS/cm、优选在200～50000uS/cm的条件下进行。所述电导率例如可以为200uS/cm、300uS/cm、400uS/cm、500uS/cm、600uS/cm、700uS/cm、800uS/cm、900uS/cm、1000uS/cm、1100uS/cm、1200uS/cm、1300uS/cm、1400uS/cm、1500uS/cm、1600uS/cm、1700uS/cm、1800uS/cm、1900uS/cm、2000uS/cm、3000uS/cm、4000uS/cm、5000uS/cm、10000uS/cm、15000uS/cm、20000uS/cm、25000uS/cm、30000uS/cm、35000uS/cm、45000uS/cm、50000uS/cm等。所述电导率可以通过导电金属盐溶液的加入量得以控制。所述导电金属盐溶液中的导电金属盐的具体实例包括但不限于：钠和/或锂的硫酸盐、氯化盐和硝酸盐中的至少一种，具体选自硫酸钠、氯化钠、硝酸钠、硫酸锂、氯化锂和硝酸锂中的至少一种。
在本发明中，所述化学腐蚀结晶反应在氧化还原电位ORP值≤100mv、优选在-2000mv～100mv的条件下进行。所述氧化还原电位ORP值例如可以为-2000mv、-1900mv、-1800mv、-1700mv、-1600mv、-1500mv、-1400mv、-1300mv、-1200mv、-1100mv、-1000mv、-900mv、-800mv、-700mv、-600mv、-500mv、-400mv、-300mv、-200mv、-100mv、0mv、100mv等。当将氧化还原电位ORP值控制在以上范围内，能够实现液固界面膜电化学腐蚀，促进金属氢氧化物结晶。所述氧化还原电位ORP值可以通过反应体系中的电导率以及氨和/或铵浓度等联合控制。在本发明中，所述氧化还原电位ORP值通过梅特勒-托利多S220多参数测试仪进行测定。
在本发明中，术语“络合剂”是指能够对化学腐蚀结晶反应过程中形成的金属离子进行络合、降低体系过饱和系数的物质，其中，硝酸(氧化剂)参与化学腐蚀结晶反应之后生成的氨气以及含氨溶液均可作为络合剂，也即，络合剂浓度是指由氧化剂生成的氨气以及含氨溶液的总浓度。当所述氧化剂为硝酸时，反应产物中会产生氨气，此时可以无需再额外加入含氨溶液作为络合剂或者仅加入少量含氨溶液即可；当所述氧化剂为氧气、空气、氯酸钠、高锰酸钾、双氧水等时，则需要加入含氨溶液作为络合剂。所述化学腐蚀结晶反应过程中络合剂的浓度为3～50g/L，例如，可以为3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L等。
在本发明中，所述金属离子浓度为10～80g/L，例如，可以为10g/L、20g/L、30g/L、40g/L、50g/L、60g/L、70g/L、80g/L等。
在本发明中，所述化学腐蚀结晶反应初期的颗粒长大速度为3～5μm/h，例如，可以为3μm/h、3.5μm/h、4μm/h、4.5μm/h、5μm/h等；反应末期的颗粒长大速率为0.1～0.5μm/h，例如，可以为0.1μm/h、0.2μm/h、0.3μm/h、0.4μm/h、0.5μm/h等。其中，颗粒长大速率可以通过体系的pH值、络合剂浓度、金属单质和/或金属氧化物的加入速度联合控制。
在一种优选实施方式中，所述金属单质和/或金属氧化物中的金属选自镍、钴、锰、铝、锆、钨、镁、锶、钇和钛中的至少一种，优选为镍、钴和锰中的至少两种，或者镍、钴和锰中至少一种与铝、锆、钨、镁、锶、钇和钛中至少一种的混合物。
在一种优选实施方式中，所述氧化剂选自硝酸、氧气、空气、氯酸钠、高锰酸钾和双氧水中的至少一种。
在一种优选实施方式中，所述含氨溶液选自氨水、硫酸铵、氯化铵、乙二胺四乙酸和硝酸铵中的至少一种。
在一种优选实施方式中，所述化学腐蚀结晶反应的条件包括金属单质和/或金属氧化物的加入速度为50～200kg/m3·h，搅拌输入功率为1～7kw/m2·h，pH值为8～12，料浆固含量≤500g/L，反应温度为20～90℃，总反应周期为20～60h，溶液中溶解氧含量≤10％，液面溶解氧含量≤20％。其中，所述金属单质和/或金属氧化物的加入速度为50～200kg/m3·h是指相对于1m3的底液，每小时加入的金属单质和/或金属氧化物的质量为50～200kg。
在一种优选实施方式中，所述磁选的强度为100～5000Gas。
在一种优选实施方式中，本发明提供的复合多元材料前驱体的制备方法还包括将磁性颗粒、滤液和洗涤水返回至化学腐蚀结晶反应体系中，补充结晶过程中消耗的水。
本发明还提供了一种复合多元材料，其中，该方法包括将所述复合多元材料前驱体与锂源混合之后煅烧。
在一种优选实施方式中，所述复合多元材料前驱体与锂源的Li/Mn摩尔比为(0.9～1.3):1。
在一种优选实施方式中，所述锂源选自氢氧化锂、乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂和碳酸氢锂中的至少一种。
在一种优选实施方式中，所述煅烧的条件包括温度为600～1100℃，时间为5～40h，煅烧气氛为空气气氛或氧气气氛。
本发明还提供了由上述方法制备得到的复合多元材料。
此外，本发明提供了所述复合多元材料作为锂离子电池正极材料的应用。
本发明提供的复合多元材料前驱体作为锂离子电池正极材料，能够提高锂离子电池的倍率性能和循环稳定性。此外，采用本发明提供的方法制备复合多元材料，整个过程不断消耗水，不产生多余废水，能够达到对环境友好的目的。
附图说明
图1为实施例1所得复合多元材料前驱体的切面SEM图；
图2为实施例1所得复合多元材料的切面SEM图。
具体实施方式
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
将硫酸钠和氨水加入反应釜中，配制成硫酸钠浓度为120g/L、氨水浓度为10g/L的混合底液，将金属混合物(Ni、Co、Mn、Al四种金属按摩尔比8:1:1:0.01混合)、硝酸、高纯水按照摩尔比10:1:1并流同时加入反应器中进行化学腐蚀结晶反应，在常压条件下，将电导率控制在20000uS/cm，氧化还原电位ORP值控制在-1000mv，络合剂浓度控制在35g/L，金属离子浓度控制在30g/L，搅拌输入功率控制在3.5kw/m2·h，pH值控制在10.7，反应温度控制在60℃，溶液表面氧含量控制在5～6％，溶液中溶解氧含量控制在0.2％，金属粉加入速度控制在100kg/m3·h，颗粒初期(0～5h)长大速度为4μm/h，末期(31～40h)长大速度为0.2μm/h，物料在反应器中的停留时间为40h，最终得到固含量为450g/L的料浆，结晶过程中不断消耗水，不产生多余废水，充分反应后在磁选强度为1000Gas下进行磁选得到磁性颗粒和浆料，浆料进行固液分离得到固体颗粒和滤液，固体颗粒经洗涤干燥得到前驱体，磁性颗粒、滤液和洗涤水返回反应釜中继续反应，补充结晶过程中消耗的水。该前驱体的切面SEM图如图1所示，从图1可以看出，该前驱体内部交互状并形成发散结构，且表面疏松多孔。该前驱体的内部晶体结构经XRD表征，101/001峰强比为0.95，101/001半峰宽比为0.53。该前驱体由内到外包括疏松内核、过渡层以及致密外壳层；疏松内核的真密度为2.6g/cm3，平均直径为5.0μm，孔隙直径为0.1～10μm；过渡层的真密度为3.2g/cm3，平均厚度为2μm，孔隙直径为0.2～10μm；致密外壳层的真密度为3.6g/cm3，平均厚度为3μm，孔隙直径为0.1～5μm。该前驱体的整体孔隙率为30％，振实密度为2.1g/cm3，D50为10.2μm。
将前驱体和锂源的Li/Me摩尔比1.05:1混合均匀，之后于840℃下烧结20h，最终得到Li/Me＝1.05的复合多元材料粉体。该复合多元材料粉体的切面SEM图如图2所示，从图2可以看出，该复合多元材料粉体为疏松多孔状。
将该复合多元材料粉体作为正极材料，将正极材料、导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比75:15:10在真空条件下溶于NMP溶剂中配制成固含量为70重量％的正极浆料。将正极浆料涂布在集流体铝箔上，在真空120℃干燥12h，冲片，制得直径为19mm的正极圆片。将石墨、CMC和SBR按照质量比90:5:5在真空条件下溶于去离子水中配制成固含量为40重量％的负极浆料。将负极浆料涂布在集流体铜箔上，在真空100℃干燥12h，冲片，制得直径为19mm的负极圆片。电池组装在充满氩气的手套箱中操作，组装顺序依次为正极壳-正极片-隔膜-负极片-不锈钢片-弹簧片-负极壳，电解液为添加10％(体积分数)氟代碳酸乙烯酯(FEC)的1mol/L LiPF6/EC:DMC(体积比为1:1)，隔膜为聚丙烯微孔膜，得到锂离子电池。对该锂离子电池在2.8-4.3V下充放电，首次放电容量为219mAh/g，首次充放电效率为94.8％，20C放电，2000周循环之后容量保持率为88.9％。
实施例2
将硝酸钠和氨水加入反应釜中，配制成硝酸钠浓度为150g/L、氨水浓度为15g/L的混合底液，将金属混合物(Ni、Co、Mn、Al四种金属按摩尔比90:4:6:0.01混合)、硝酸、高纯水按照摩尔比10:1.5:1并流同时加入反应器中进行化学腐蚀结晶反应，在常压条件下，将电导率控制在25000uS/cm，氧化还原电位ORP值控制在-700mv，络合剂浓度控制在30g/L，金属离子浓度控制在25g/L，搅拌输入功率控制在4.5kw/m2·h，pH值控制在11.0，反应温度控制在60℃，溶液表面氧含量控制在3～4％，溶液中溶解氧含量控制在0.1％，金属粉加入速度控制在120kg/m3·h，颗粒初期(0～5h)长大速度为3.6μm/h，末期(41～50h)长大速度为0.25μm/h，物料在反应器中的停留时间为50h，最终得到固含量为520g/L的料浆，结晶过程中不断消耗水，不产生多余废水，充分反应后在磁选强度为2000Gas下进行磁选得到磁性颗粒和浆料，浆料进行固液分离得到固体颗粒和滤液，固体颗粒经洗涤干燥得到前驱体，磁性颗粒、滤液和洗涤水返回反应釜中继续反应，补充结晶过程中消耗的水。该前驱体内部交互状并形成发散结构，晶体结构经XRD表征，101/001峰强比为1.05，101/001半峰宽比为0.57。该前驱体的内外结构均匀一致，整体呈疏松多孔结构，且颗粒内部孔隙直径为0.2～0.5μm，孔隙率为40％，振实密度2.05g/cm3，D50为10.5μm。
将前驱体和锂源的Li/Me摩尔比1.04:1混合均匀，之后于780℃下烧结20h，最终得到Li/Me＝1.04的复合多元材料粉体。将该复合多元材料粉体作为正极材料并按照实施例1的方法制成锂离子电池，对该锂离子电池在2.8-4.3V下充放电，首次放电容量为228mAh/g，首次充放电效率为94.2％，20C放电，2000周循环之后容量保持率为88.2％。
实施例3
将氯化钠和氨水加入反应釜中，配制成氯化钠浓度为180g/L、氨水浓度为25g/L的混合底液，将金属混合物(Ni、Co、Mn、Al四种金属按摩尔比8:1:1:0.01混合)、硝酸、高纯水按照摩尔比10:1:1并流同时加入反应器中进行化学腐蚀结晶反应，在常压条件下，将电导率控制在30000uS/cm，氧化还原电位ORP值控制在0mv，络合剂浓度控制在50g/L，金属离子浓度控制在50g/L，搅拌输入功率控制在3.5kw/m2·h，pH值控制在11.4，反应温度控制在60℃，溶液表面氧含量控制在5～6％，溶液中溶解氧含量控制在0.2％，金属粉加入速度控制在200kg/m3·h，颗粒初期(0～2h)长大速度为3μm/h，末期(41～50h)长大速度为0.1μm/h，物料在反应器中的停留时间为50h，最终得到固含量为700g/L的料浆，结晶过程中不断消耗水，不产生多余废水，充分反应后在磁选强度为1000Gas下进行磁选得到磁性颗粒和浆料，浆料进行固液分离得到固体颗粒和滤液，固体颗粒经洗涤干燥得到前驱体，磁性颗粒、滤液和洗涤水返回反应釜中继续反应，补充结晶过程中消耗的水。该前驱体内部交互状并形成发散结构，晶体结构经XRD表征，101/001峰强比为0.7，101/001半峰宽比为0.53。该前驱体由内到外包括疏松内核、过渡层以及致密外壳层；疏松内核的真密度为2.7g/cm3，平均直径为0.4μm，孔隙直径为0.2～10μm；过渡层的真密度为3.0g/cm3，平均厚度为2μm，孔隙直径为0.2～10μm；致密外壳层的真密度为3.7g/cm3，平均厚度为4μm，孔隙直径为0.1～5μm。该前驱体的整体孔隙率为30％，振实密度2.12g/cm3，D50为10.4μm。
将前驱体和锂源的Li/Me摩尔比1.05:1混合均匀，之后于840℃下烧结20h，最终得到Li/Me＝1.05的复合多元材料粉体。将该复合多元材料粉体作为正极材料并按照实施例1的方法制成锂离子电池，对该锂离子电池在2.8-4.3V下充放电，首次放电容量为218mAh/g，首次充放电效率为94.2％，20C放电，2000周循环之后容量保持率为88.1％。
对比例1
按照实施例1的方法制备前驱体、复合多元材料和锂离子电池，不同的是，将化学腐蚀结晶反应过程中的pH值控制在8并将金属粉加入速度控制在40kg/m3·h以使得颗粒初期长大速度为1μm/h，末期长大速度为0.1μm/h，其余条件与实施例1相同，得到参比前驱体、参比复合多元材料粉体和参比锂离子电池。该参比前驱体的内部呈发散结构，晶体结构经XRD表征，101/001峰强比为0.23，101/001半峰宽比为0.35。该参比锂离子电池在2.8-4.3V下充放电，首次放电容量为210mAh/g，首次充放电效率为90.5％，20C放电，2000周循环之后容量保持率为75％。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种复合多元材料前驱体，其特征在于，所述复合多元材料前驱体为金属氢氧化物颗粒，所述复合多元材料前驱体的内部结构呈发散交互结构，其内部晶体结构经XRD表征，101峰/001峰的强度比为0.5～1.5，101峰/001峰的半峰宽比值为0.4～0.7；所述复合多元材料前驱体由内到外包括疏松内核、任选的过渡层以及致密外壳层，ρ(致密外壳层)＞ρ(过渡层)＞ρ(疏松内核)，或者所述复合多元材料前驱体的内外结构均匀一致，整体呈疏松多孔结构，且所述复合多元材料前驱体的孔隙直径为0.1～10μm，孔隙率为10～80％，振实密度为2.5g/cm3以下。
2.根据权利要求1所述的复合多元材料前驱体，其特征在于，所述疏松内核的直径为10μm以下，所述过渡层的厚度为0～5μm，所述致密外壳层的厚度为0.5～10μm。
3.根据权利要求1所述的复合多元材料前驱体，其特征在于，所述疏松内核、过渡层和致密外壳层的真密度各自呈等差梯度变化，且等差值各自独立地为0.1～0.5g/0.2μm。
4.根据权利要求1所述的复合多元材料前驱体，其特征在于，所述疏松内核的真密度为3.5g/cm3以下，所述过渡层的真密度为2.0～4.2g/cm3，所述致密外壳层的真密度为2.5g/cm3以上。
5.根据权利要求1所述的复合多元材料前驱体，其特征在于，所述疏松内核的孔隙直径为0.1～10μm，所述过渡层的孔隙直径为0.2～10μm，所述致密外壳层的孔隙直径为0.1～5μm。
6.根据权利要求1所述的复合多元材料前驱体，其特征在于，所述复合多元材料前驱体中的金属元素选自镍、钴、锰、铝、锆、钨、镁、锶、钇和钛中的至少两种。
7.权利要求1～6中任意一项所述的复合多元材料前驱体的制备方法，其特征在于，该方法包括：将金属单质和/或金属氧化物、氧化剂、水连续加入放置有导电金属盐溶液和任选的含氨溶液的反应釜中并将电导率控制在200uS/cm以上、氧化还原电位ORP值控制在100mv以下、络合剂浓度控制在3～50g/L、金属离子浓度控制在10～80g/L的条件下进行化学腐蚀结晶反应，在化学腐蚀结晶反应过程中，通过控制反应条件使得反应初期颗粒长大速度为3～5μm/h，反应末期颗粒长大速率为0.1～0.5μm/h，所述反应初期和反应末期的时长各自占总反应周期的1/30～1/3，化学腐蚀结晶反应结束后将所得反应产物进行磁选得到磁性颗粒和浆料，再将所述浆料进行固液分离得到固体颗粒和滤液，之后将所述固体颗粒洗涤干燥后得到复合多元材料前驱体。
8.根据权利要求7所述的复合多元材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述导电金属盐溶液中的导电金属盐为钠和/或锂的硫酸盐、氯化盐和硝酸盐中的至少一种；所述含氨溶液选自氨水、硫酸铵、氯化铵、乙二胺四乙酸和硝酸铵中的至少一种；所述金属单质和/或金属氧化物中的金属选自镍、钴、锰、铝、锆、钨、镁、锶、钇和钛中的至少一种；所述氧化剂选自硝酸、氧气、空气、氯酸钠、高锰酸钾和双氧水中的至少一种。
9.根据权利要求7或8所述的复合多元材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述化学腐蚀结晶反应的条件包括金属单质和/或金属氧化物的加入速度为50～200kg/m3·h，搅拌输入功率为1～7kw/m2·h，pH值为8～12，料浆固含量≤500g/L，反应温度为20～90℃，总反应周期为20～60h，溶液中溶解氧含量≤10％，液面溶解氧含量≤20％；所述磁选的强度为100～5000Gas。
10.一种复合多元材料的制备方法，其特征在于，该方法包括将1～6中任意一项所述的复合多元材料前驱体与锂源混合之后煅烧。
11.由权利要求10所述的方法制备得到的复合多元材料。
12.权利要求11所述的复合多元材料作为锂离子电池正极材料的应用。
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