一种掺杂包覆的镍钴铝锰四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掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料，化学式为：(LiaNi1‑x‑y‑zCoxAlyMnz)1‑bMb1Mb2O2，a、b、x、y为摩尔分数，x>0，y>0，1‑x‑y>0，0.01＜z＜0.05，1≤a≤1.1，b＝b1+b2，0＜b≤0.01；M、M'选自碱金属元素、碱土金属元素、第13族元素、第14族元素、过渡金属元素及稀土元素中的一种或多种。本发明专利技术提供了该材料的制备方法及用途。本发明专利技术提供的掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料结构稳定，安全性能高，且循环寿命长、热稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂包覆的镍钴铝锰四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，具体涉及一种掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料、制备方法及用途。
技术介绍
锂离子电池作为一种新型的绿色能源，具有比能量高、自放电小、开路电压高、无记忆效应、循环寿命长、无环境污染等优点，因此被广泛用作手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品的电源，同时，锂离子电池也是电动汽车电源，又是太阳能再生能源的储能电源。我们所熟知的离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、三元材料以及磷酸铁锂等，但由于钴资源匮乏，且毒性较大，造成钴酸锂生产成本居高不下，并对环境产生了不可逆转的影响；镍酸锂材料资源丰富在克容量的发挥与比能量方面都具有优势，但是其循环性能较差，限制了其产业化的应用；锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，但其循环性能及电化学稳定性较差，而大大限制了其产业化；磷酸铁锂材料的安全性与循环寿命都有显著的优点，但是材料自身压实密度太低，造成电池比能量不高，所以限制了整车在续航里程方面提升的空间；三元材料的成本低，相当于钴酸锂的1/4且更绿色环保，相比较其他几种材料提升本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高镍四元正极材料前驱体，其特征在于，所述高镍四元正极材料前驱体的化学式为Ni1‑x‑y‑zCoxAlyMnz(OH)2+y，x、y、z为摩尔分数，0.03＜x≤0.15，0.01＜y＜0.05，0.01＜z＜0.05，0.6＜1‑x‑y＜0.9。

【技术特征摘要】
1.一种高镍四元正极材料前驱体，其特征在于，所述高镍四元正极材料前驱体的化学式为Ni1-x-y-zCoxAlyMnz(OH)2+y，x、y、z为摩尔分数，0.03＜x≤0.15，0.01＜y＜0.05，0.01＜z＜0.05，0.6＜1-x-y＜0.9。2.一种高镍四元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(a)、按照各元素的摩尔比例Ni：Co：Al：Mn＝(0.6～0.9):(0.03～0.15)：(0.01～0.05)：(0.01～0.05)计算并称取可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性铝盐和可溶性锰盐；将它们一起加入去离子水中进行混合配制成0.5-3.5mol/L的溶液A；步骤(b)、将络合剂加入去离子水中配制成0.05-0.2mol/L的溶液B；步骤(c)、将沉淀剂加入去离子水中配制为0.5-2mol/L的溶液C；步骤(d)、将溶液A、溶液B和溶液C加入反应器中进行搅拌混合，并调节混合液的pH为7.0-8.5，然后进行共沉淀反应后，将沉淀物进行过滤、洗涤、干燥，得到干燥的高镍四元正极材料前驱体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(b)所述络合剂为氨、碳酸铵或碳酸氢铵中的至少一种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)所述沉淀剂为氢氧化钾、氢氧化钠或氢氧化锂中的至少一种。5.一种掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料，其特征在于，所述掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料的化学式如式(I)所示：(LiaNi1-x-y-zCoxAlyMnz)1-bMb1M'b2O2(I)x、y、z、a、b为摩尔分数，0.03≤x≤0.15，0.01≤y≤0.05，0.01＜z＜0.05，0.6＜1-x-y-z＜0.9，1≤a≤1.1，0≤b≤0.02。M、M'选自碱金属元素、碱土金属元素、第13族元素、第14族元素、过渡金属元素及稀土元素中的一种或多种。6.如权利要求5所述的掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料，其特征在于，0.03≤x≤0.15，0.01≤y≤0.05，0.01＜z＜0.05，1≤a≤1.05，0＜b≤0.01。7.如权利要求5所述的掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料，其特征在于，M是Ti，M'是Zr，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b1＝0.0007，b2＝0.0011。8.如权利要求5所述的掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料，其特征在于，包覆方法是干法、水相湿法或有机相湿法中的一种。9.一种权利要求5～7任意一项所述的掺杂包覆的镍钴铝锰四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：将制备得到的高镍四元正极材料前驱体Ni1-x-y-zCoxAlyMnz(OH)2+y进行烧结；步骤(2)、第二次烧结：将所述步骤(1)烧结所得物加入碳酸锂、掺杂材料金属M化合物、水溶性烧结助剂混合研磨，研磨均匀后，进行烧结，烧结完成后降温至室温；步骤(3)、第三次烧结：将所述步骤(2)烧结所得物与一定比例的氢氧化锂、水溶性烧结助剂，混合研磨，研磨均匀后，加入包覆材料金属M'化合物进行烧结，得到掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料(LiaNi1-x-y-zCoxAlyMnz)1-bMb1M'b2O2，a、b、x、y、z为摩尔分数，x>0，y>0，1-x-y>0，0.0...

【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：林奈中国新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32