一种Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料、制备方法及用途技术

本发明专利技术提供一种Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，包括镍钴铝酸锂材料以及包覆在所述镍钴铝酸锂材料表面的Al2O3，所述Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的化学式为(LiaNi1‑x‑yCoxAly)1‑bAlbO2，x>0，y>0，1‑x‑y>0，1≤a≤1.1，0＜b≤0.02。该材料的制备方法是先将三元正极材料前驱体Ni1‑x‑yCoxAly(OH)2+y烧结；然后将烧结所得物加入锂源进行烧结；最后添加包覆材料Al2O3进行烧结，得到目标产物。本发明专利技术制备方法合成的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料具有优良的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料、制备方法及用途
本专利技术涉及电极材料领域，具体涉及一种Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料、制备方法及用途。
技术介绍
镍钴铝三元正极材料具有高能量密度、低温性能好、热稳定性好、成本低以及对环境毒性小等特点，是动力锂离子电池领域最具市场发展前景的正极材料之一。但是由于镍钴铝三元材料在宽的电压范围内会与有机电解质发生强烈的副反应，增加电池在充放电过程中的阻抗，降低材料的循环稳定性。因此，如何得提高镍钴铝三元材料循环稳定性，成为业内亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本方明的目的在于提供一种循环性能优良的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料及其制备方法，并提供使用该正极材料的锂离子电池及该正极材料的用途。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，包括镍钴铝酸锂材料以及包覆在所述镍钴铝酸锂材料表面的Al2O3，所述Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的化学式如式(I)所示：(LiaNi1-x-yCoxAly)1-bAlbO2(I)a、b、x、y为摩尔分数，x>0，y>0，1-x-y>0，1≤a≤1.1，0＜b≤0.02。作为优选，0.03≤x≤0.15，0.01≤y≤0.05，1≤a≤1.05，0＜b≤0.01。作为优选，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.002。作为优选，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.0055。与现有技术相比，本专利技术提供的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，包覆层不参与电化学反应，有效的提高了镍钴铝三元锂离子电池正极材料的结构稳定性，改进了镍钴铝三元锂离子电池正极材料的电化学性能，经过Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料具有更高的容量保持率和更稳定的循环性能。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了上述Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)、第一次烧结：将三元正极材料前驱体Ni1-x-yCoxAly(OH)2+y烧结；烧结时间6-20小时，烧结温度200-1000℃；步骤(2)、第二次烧结：将所述步骤(1)烧结所得物加入锂源，混合研磨，研磨均匀后，在空气或氧气气氛中进行烧结，烧结时间8-24小时，烧结温度500-1000℃，烧结完成后，以0.01-2.5℃/min降温速率降至室温；步骤(3)、第三次烧结：将所述步骤(2)烧结所得物加入包覆材料Al2O3，进行烧结，烧结时间1-12小时，烧结温度500-1000℃，得到Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料(LiaNi1-x-yCoxAly)1-bAlbO2，0.03≤x≤0.15，0.01≤y≤0.05，1≤a≤1.1，0＜b≤0.02。作为优选，所述步骤(2)中，所述锂源为氢氧化锂、乙酸锂、草酸锂、碳酸锂、硝酸锂、氯化锂和氟化锂中的一种。作为优选，所述步骤(2)中，所述锂源为一水合氢氧化锂，将一水合氢氧化锂烘干至完全失去结晶水后与所述步骤(1)烧结所得物混合。作为优选，所述步骤(2)中，所述锂源的加入量为Li与：三元正极材料前驱体中(Ni+Co+Al)摩尔比是1～1.1:1。作为优选，所述步骤(2)中，降温速率是0.02-1℃/min与现有技术相比，本专利技术提供的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的制备方法，制备的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的包覆层不参与电化学反应，有效的提高了镍钴铝三元锂离子电池正极材料的结构稳定性，改进了镍钴铝三元锂离子电池正极材料的电化学性能，经过Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料具有更高的容量保持率和更稳定的循环性能。本专利技术的制备方法工艺简单，过程可控，易于工业化量产。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极包括上述的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料或通过上述的方法制备得到的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料。与现有技术相比，本专利技术提供的锂离子电池，正极采用本专利技术提供的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料或通过本专利技术提供的方法制备得到的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，本专利技术提供的锂离子电池具有循环性能好，使用寿命长，容量保持率高，振实密度高，体积小，重量轻等优点。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种上述的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料或通过上述的方法制备得到的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料在制备锂离子电池、电子产品储能、工业蓄电储能、电动汽车及电动自行车电源中的应用。与现有技术相比，本专利技术提供的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料或通过本专利技术的方法制备得到的镍钴铝三元锂离子电池正极材料用于锂离子电池、电子产品储能、工业蓄电储能、电动汽车及电动自行车电源中，制备的与锂离子电池、电子产品储能、工业蓄电储能、电动汽车及电动自行车电源等相关的产品具有使用寿命长，续航时间长，充电时间短，重量身轻、动力足等优点。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的采用Al2O3包覆的镍钴铝三元正极材料与对比例1制备的未包覆的镍钴铝三元正极材料的循环性能测试对比图；图2为本专利技术实施例2制备的采用Al2O3包覆的镍钴铝三元正极材料与对比例2制备的未包覆的镍钴铝三元正极材料的循环性能测试对比图。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本专利技术。但是，应当理解的是，本专利技术的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限制本专利技术，且本专利技术的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。本专利技术实施例的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料化学式如式(I)所示：(LiaNi1-x-yCoxAly)1-bAlbO2(I)a、b、x、y为摩尔分数，x>0，y>0，1-x-y>0，1≤a≤1.1，0＜b≤0.02。本专利技术实施例的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)、第一次烧结：将三元正极材料前驱体Ni1-x-yCoxAly(OH)2+y烧结；烧结时间6-20小时，烧结温度200-1000℃；步骤(2)、第二次烧结：将所述步骤(1)烧结所得物加入锂源，Li与三元正极材料前驱体中(Ni+Co+Al)摩尔比是a，混合研磨，研磨均匀后，在空气或氧气气氛中进行烧结，烧结时间8-24小时，烧结温度500-1000℃，烧结完成后，以0.01-2.5℃/min降温速率降至室温；步骤(3)、第三次烧结：将所述步骤(2)烧结所得物加入包覆材料，包覆材料Al2O3中Al与三元正极材料前驱体中(Ni+Co+Al)摩尔比是b:(1-b)，进行烧结，烧结时间1-12小时，烧结温度500-1000℃，得到包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料(LiaNi1-x-yCoxAly)1-bMbO2，0.03≤x≤0.15，0.01≤y≤0.05，1≤a≤1.1，0＜b≤0.02。三元正极材料前驱体Ni1-x-yCoxAly(OH)2+y为市面购本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，其特征在于，包括镍钴铝酸锂材料以及包覆在所述镍钴铝酸锂材料表面的Al2O3，所述Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的化学式如式(I)所示：(LiaNi1‑x‑yCoxAly)1‑bAlbO2       (I)a、b、x、y为摩尔分数，x>0，y>0，1‑x‑y>0，1≤a≤1.1，0＜b≤0.02。

【技术特征摘要】
1.一种Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，其特征在于，包括镍钴铝酸锂材料以及包覆在所述镍钴铝酸锂材料表面的Al2O3，所述Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的化学式如式(I)所示：(LiaNi1-x-yCoxAly)1-bAlbO2(I)a、b、x、y为摩尔分数，x>0，y>0，1-x-y>0，1≤a≤1.1，0＜b≤0.02。2.如权利要求1所述的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，其特征在于，0.03≤x≤0.15，0.01≤y≤0.05，1≤a≤1.05，0＜b≤0.01。3.如权利要求1所述的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，其特征在于，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.002。4.如权利要求1所述的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，其特征在于，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.0055。5.一种权利要求1～4任意一项所述的Al2O3包覆的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、第一次烧结：将三元正极材料前驱体Ni1-x-yCoxAly(OH)2+y烧结；烧结时间6-20小时，烧结温度200-1000℃；步骤(2)、第二次烧结：将所述步骤(1)烧结所得物加入锂源，混合研磨，研磨均匀后，在空气或氧气气氛中进行烧结，烧结时间8-24小时，烧结温度500-1000℃，烧结完成后，以0.01-2.5℃/min降温速率降至室温；步骤(3)、第三次烧结：将所述步骤(2)烧结所得物加入包覆材料Al2O3，进行烧结，烧结时间1-12小时，烧结温...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈赟，方艳，于英超，任东，
申请(专利权)人：苏州林奈新能源有限公司，浙江林奈新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32