一种硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法技术

一种硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，该正极材料中，镍含量从所述正极材料颗粒的中心至表面逐渐降低，锰含量从所述正极材料颗粒的中心至表面逐渐升高，钴、镁和硼的含量在所述正极材料中均匀分布。所述制备方法，包括以下步骤：(1)将镍源、钴源、锰源及镁源在碱液中共沉淀形成梯度前驱体材料；(2)将锂源、硼源与梯度前驱体混合研磨均匀；(3)在氧气气氛中，焙烧，冷却，得黑色粉末。本发明专利技术正极材料在充放电过程中结构及循环性能稳定，容量较高，倍率性能显著提高，本发明专利技术方法工艺简单，反应温度低，原材料成本低，适宜于工业化生产。

A kind of gradient nickel cobalt lithium manganate Cathode Material Co doped with boron and magnesium and its preparation method

The invention relates to a boron magnesium co doping gradient nickel cobalt lithium manganate positive material and a preparation method thereof. In the positive material, the nickel content gradually decreases from the center to the surface of the positive material particles, the manganese content gradually increases from the center to the surface of the positive material particles, and the contents of cobalt, magnesium and boron are evenly distributed in the positive material. The preparation method comprises the following steps: (1) co precipitation of nickel source, cobalt source, manganese source and magnesium source in alkaline solution to form gradient precursor material; (2) mixing and grinding of lithium source, boron source and gradient precursor evenly; (3) roasting and cooling in oxygen atmosphere to obtain black powder. The positive electrode material of the invention has stable structure and cycle performance, high capacity and significantly improved rate performance in the charging and discharging process, simple process, low reaction temperature and low cost of raw materials, and is suitable for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
本专利技术涉及一种镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，具体涉及一种硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。
技术介绍
层状镍钴锰酸锂（LiNixMnyCozO2，简称为NMC），是最有前途的正极材料之一。已经在电动汽车领域商业化，然而NCM111-石墨全电池在25˚C，以0.1C的倍率充电至4.3V或者以1C的倍率充电至4.5V的情况下仅仅达到160mAh·g-1的可逆容量。富镍NCM具有明显较高的比容量。特别值得一提的是，LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NMC811）在4.3V的截止电压和0.2-1C的倍率下，具有175~190mAh·g-1的可逆容量。然而与低镍三元材料相比较，高镍三元材料的循环性能和倍率性能较差，需对其进一步改性研究。CN109686938A公开了一种镁离子掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，该方法是在共沉淀前驱体的过程中加入镁源直接形成含镁的镍钴锰氢氧化物前驱体，然后再配锂两段式烧结制成镁离子掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料，虽然循环性能较普通梯度高镍三元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料，其特征在于：所述硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料为球形颗粒，镍含量从球形颗粒的中心至表面逐渐降低，锰含量从球形颗粒的中心至表面逐渐升高，其余钴、硼、镁均匀分布在球形颗粒中。/n

【技术特征摘要】
1.一种硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料，其特征在于：所述硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料为球形颗粒，镍含量从球形颗粒的中心至表面逐渐降低，锰含量从球形颗粒的中心至表面逐渐升高，其余钴、硼、镁均匀分布在球形颗粒中。


2.根据权利要求1所述的硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料，其特征在于：所述球形颗粒的平均粒径为5～10μm。


3.一种如权利要求1或2所述的硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含镁低镍溶液泵入装有含镁高镍溶液的容器中进行搅拌，将不断泵入含镁低镍溶液后的含镁高镍溶液泵入装有氨水溶液，加热并通入保护气氛的连续搅拌反应釜中，同时用氨水调节反应体系的氨浓度，用氢氧化物沉淀剂溶液调节反应体系的pH值，搅拌进行共沉淀反应，得含有前驱体材料的溶液；
(2)将步骤(1)所得含有前驱体材料的溶液搅拌，陈化，过滤，洗涤，干燥，得含镁的镍钴锰氢氧化物前驱体；
(3)将步骤(2)所得含镁的镍钴锰氢氧化物前驱体与锂源、硼源混合研磨后，在氧化气氛下，进行两段式烧结，即成。


4.根据权利要求3所述硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述含镁低镍含量镍钴锰溶液和含镁高镍含量镍钴或镍钴锰溶液为可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐的混合溶液或可溶性镍盐和可溶性钴盐；所述可溶性镍盐为硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍或氯化镍，及其水合物中的一种或几种；所述可溶性钴盐为硫酸钴、硝酸钴、乙酸钴或氯化钴，及其水合物中的一种或几种；所述可溶性锰盐为硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰或氯化锰，及其水合物中的一种或几种。


5.根据权利要求3或4所述硼镁共掺杂梯度镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述含镁低镍含量镍钴锰溶液中，镍、钴、锰离子的总摩尔浓度为0.3～3.0mol/L，镍、钴、锰的摩尔比为3～8:1:1，镁离子的摩尔浓度≤1.0mol/L；所述含镁高镍含量镍钴或镍钴锰溶液中，镍、钴、锰离子的总摩尔浓度为0.3～4.0mol/L，镍、钴、锰的摩尔比为8～9:1:0～1，镁离子的摩尔浓度≤1.0mol/L；反应釜中氨水溶液、氢氧化物沉淀剂溶液、含镁低镍含量镍钴锰溶液和含镁高...

【专利技术属性】
技术研发人员：童汇，毛高强，黄英德，姚赢赢，喻万景，丁治英，郑俊超，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43