一种镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，所制备的前驱材料和基于前驱材料制备的正极材料颗粒中铝和钴的浓度按径向从核心向颗粒表面连续增大，镍的浓度按径向从核心向颗粒表面连续降低，所得到的材料振实密度高，对环境不敏感，加工性能好，比容量高，稳定特性好。

Preparation of nickel cobalt lithium aluminate cathode material with gradient distribution of nickel cobalt aluminum three elements

The present invention discloses a preparation method of nickel-cobalt-aluminum three-element gradient distribution lithium nickel-cobalt-aluminate cathode material. The concentration of aluminum and cobalt in the precursor material and the cathode material particle based on the precursor material increases continuously from the core to the particle surface in radial direction, and the concentration of nickel decreases continuously from the core to the particle surface in radial direction. The obtained material has high compaction density, is insensitive to the environment, good processability, high specific capacity and good stability.

【技术实现步骤摘要】
一种镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池正极材料制备
，具体地涉一种镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。
技术介绍
目前，高镍系正极材料因其高比容量、较低的成本、环境友好等优点而成为目前锂离子电池材料研究的热点。体相掺杂和表面包覆是改善高镍系材料稳定性最常用的方法。镍钴铝酸锂LiNi1-x-yCoxAlyO2（NCA）材料作为LiNiO2、LiCoO2和LiAlO2三者的类质同像固溶体，同时具备了能量密度高，热稳定性好，价廉环保等优点，已经成为3C领域和动力电池领域的高端储能材料。但是，由于充电状态下Ni4+的热力学不稳定性，限制了NCA材料的大规模普及应用。此外，NCA由于表面残锂的存在导致材料极易与空气中的水分和二氧化碳作用生成氢氧化锂和碳酸锂，大大降低了该类材料的加工性能和安全稳定性能。所以，NCA材料需要在10%湿度以下生产和保存。NCA材料本身的结构特性导致制备结构稳定的NCA材料和性能优良的以NCA为正极材料的锂电池仍然面临巨大的挑战。目前，国内生产的镍钴铝锂正极材料仍然存在充放电过程中容量衰减较快、倍率性能不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）分别配制镍盐和钴盐混合的镍钴混合盐溶液、络合剂溶液Ⅰ、络合剂溶液Ⅱ、钴盐溶液、偏铝酸钠溶液、偏铝酸钠中间溶液；（2）将步骤（1）配制的钴盐溶液以恒定流速流加入到不断搅拌的的镍钴混合盐溶液中，偏铝酸钠溶液以恒定流速流加入到不断搅拌的偏铝酸钠中间溶液中，同时将镍钴混合盐溶液、络合剂溶液Ⅰ、偏铝酸钠中间溶液以恒定流速加入到不断搅拌的络合剂溶液Ⅱ中，在惰性气氛保护下，30~95℃反应至镍钴混合盐加完为止，反应过程控制pH值为8~13，得到球形氢氧化镍钴铝前驱材料，所述搅拌速度均为10~1000转/分钟；（3）将...

【技术特征摘要】
1.一种镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）分别配制镍盐和钴盐混合的镍钴混合盐溶液、络合剂溶液Ⅰ、络合剂溶液Ⅱ、钴盐溶液、偏铝酸钠溶液、偏铝酸钠中间溶液；（2）将步骤（1）配制的钴盐溶液以恒定流速流加入到不断搅拌的的镍钴混合盐溶液中，偏铝酸钠溶液以恒定流速流加入到不断搅拌的偏铝酸钠中间溶液中，同时将镍钴混合盐溶液、络合剂溶液Ⅰ、偏铝酸钠中间溶液以恒定流速加入到不断搅拌的络合剂溶液Ⅱ中，在惰性气氛保护下，30~95℃反应至镍钴混合盐加完为止，反应过程控制pH值为8~13，得到球形氢氧化镍钴铝前驱材料，所述搅拌速度均为10~1000转/分钟；（3）将步骤（2）得到的前驱材料陈化后用20~80℃、质量百分比浓度为2~10%的氢氧化钠溶液搅拌清洗10~60min；采用20~80℃的去离子水清洗沉淀3~5次，至最终pH值低于10；将清洗后的湿料置于60~150℃下干燥6~60h；（4）将步骤（3）干燥后的前驱材料与氢氧化锂按照摩尔比(Ni+Co+Al)︰Li=1︰1~1.1比例混合均匀，混合物于氧气气氛下于650~850℃煅烧10~30h，冷却至室温后获得镍钴铝三种元素浓度呈梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料。2.根据权利要求1所述镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的化学通式为LiNi1-x-yCoxAlyO2，其中0.05≤x≤0.3，0.01≤y≤0.1。3.根据权利要求1所述镍钴铝三元素梯度分布的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述镍钴混合盐溶液中镍盐与钴盐的摩尔比为3-100︰1，镍钴混合盐溶液中镍盐和钴盐的总浓度为0.2~2.5mol/L；所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、醋酸镍和硝酸镍中的一种或几种任意比例混合；所述钴盐为硫酸钴、氯化钴、醋酸钴和硝酸钴中的一种或几种任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：段建国，张英杰，董鹏，王丁，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53