一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料及制备方法，采用三段烧结而成，正极材料为单颗粒形貌，粒径分布为0.5‑20μm，化学式为LiNixCo（y‑a‑b）MnzAaBbO2。本发明专利技术在前驱体制备时加入了两种相辅相成的两种掺杂元素，易于控制且不引进杂质，生产成本低，便于推广应用；双离子在调节晶体结构的同时，增强了材料在高压条件下的稳定性有效提升材料的循环性能和能量密度。

A Double Ion Co-doped Single Crystal Ternary Lithium Ion Cathode Material and Its Preparation Method

The invention discloses a single crystal ternary lithium ion cathode material doped with two ions and a preparation method. The cathode material is sintered in three stages. The cathode material has a single particle morphology with a particle size distribution of 0.5 20 micron and the chemical formula is LiNixCo(y_a_b) MnzAaBO 2. The invention adds two complementary doping elements in the preparation of the precursor, which is easy to control without introducing impurities, has low production cost and is convenient for popularization and application; while adjusting the crystal structure, the dual ion enhances the stability of the material under high pressure and effectively improves the cycling performance and energy density of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料及制备方法
本专利技术涉及锂离子电池正极材料制备领域，具体为一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料及制备方法。
技术介绍
锂离子电池由于具有能量密度高、工作电压高和循环性能优异等特点，被广泛应用于笔记本电脑、手机和数码相机等便携式电子器件。随着各种电子产品趋于小型化、微型化和多功能化，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。为了追求更高的能量密度，高电压、高镍和富锂锂离子正极材料成为目前主要的研究方向。其中富锂锂离子正极材料的比容量能够达到400mAhg-1，是高电压和高镍锂离子正极材料的2-3倍，然而富锂锂离子正极材料的循环性能较差，不利于实际的生产与应用。从材料的使用方面来说，高镍材料减少了对稀有元素钴的利用，这大大降低了材料的成本。相对于其他三元材料来说，高镍材料具有较高能量密度，满足国家未来对新能源汽车能量密度的要求。然而这种类型的材料也有其自身的缺陷，高镍型的材料由于容易发生锂离子（Li+）和镍离子（Ni2+）的混排导致其循环性能较差。此外，高镍型的正极材料表面的残碱较大，在电池运行过程中容易产生气体，会导致电池发生爆炸。高镍材料除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将镍、钴、锰、掺杂离子A和掺杂离子B的混合盐溶液按预定的摩尔比x:(y‑a‑b):z:a:b的比例加入到NaOH和NH4OH的混合碱性溶液中，搅拌形成悬浮液，然后将悬浮液过滤、洗涤、烘干获得三元正极材料的前驱体NixCo（y‑a‑b）MnzAaBb（OH）2，式中x、y、z的取值范围为：0.2≤x≤0.9，0.1≤y≤0.4，0.1≤z≤0.5，a:b:y=0.5～10:0.5～10:1000，所述掺杂离子A为镧、铈、锆、钽和钨中的一种，掺杂离子B为铝、钛、镁和钙中的一种；将所获得的三元正极材料的前驱体，按摩尔比...

【技术特征摘要】
1.一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将镍、钴、锰、掺杂离子A和掺杂离子B的混合盐溶液按预定的摩尔比x:(y-a-b):z:a:b的比例加入到NaOH和NH4OH的混合碱性溶液中，搅拌形成悬浮液，然后将悬浮液过滤、洗涤、烘干获得三元正极材料的前驱体NixCo（y-a-b）MnzAaBb（OH）2，式中x、y、z的取值范围为：0.2≤x≤0.9，0.1≤y≤0.4，0.1≤z≤0.5，a:b:y=0.5～10:0.5～10:1000，所述掺杂离子A为镧、铈、锆、钽和钨中的一种，掺杂离子B为铝、钛、镁和钙中的一种；将所获得的三元正极材料的前驱体，按摩尔比为Li：（Ni+Co+Mn）=1～1.3:1的比例和锂盐混合，研磨均匀后烧结，冷却至室温出炉，即得到一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料。2.根据权利要求2所述的一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所使用的混合碱性溶液中NaOH的摩尔浓度为0.1-1.0molL-1，NH4OH的摩尔浓度为0.1-1.0molL-1，NaOH与NH4OH的摩尔比为2:1，混合碱性溶液金属元素的用量为三元正极材料的前驱体化学式NixCo（y-a-b）MnzAaBb（OH）2计算的摩尔数的1-1.20倍。3.根据权利要求2所述的一种双离子共掺杂的单晶三元锂离子正极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所使用镍、钴、锰的混合盐溶液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，刘耀春，尹延谋，卢鹏，史灵琪，魏奇，
申请(专利权)人：淮安新能源材料技术研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32