一种正极材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种正极材料及其制备方法和锂离子电池。所述正极材料包括基材和包覆在基材上的包覆层，所述基材包括硼钨共掺杂的镍钴锰铝酸锂，所述包覆层包括含有钇和锆的锂盐包覆层。所述制备方法包括：(1)制备镍钴锰铝前驱体，(2)制备硼钨共掺杂的镍钴锰铝酸锂，(3)制备包覆层材料，(4)用硼钨共掺杂的镍钴锰铝酸锂和包覆层材料制备得到所述正极材料。本发明专利技术提供的正极材料的颗粒为二次颗粒，颗粒分布均匀，流动性好，压实性能好，具有优良的首次放电容量、倍率性能和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法和锂离子电池
本专利技术属于储能材料
，涉及一种正极材料及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、工作温度范围宽、无记忆效应、循环寿命长等优点，广泛应用于数码产品及电动工具中，并且被认为是下一代电动汽车的理想电源。开发具有高能量密度、高功率密度、高安全性的锂离子电池具有广阔的市场前景。高镍正极材料(包括NCA和NCM)具有理论放电比容量高、倍率性能好、成本低廉等优点，适用于作为电动车(EV)、混合电动车(HEV)和插入式混合动力汽车的高能量正极材料。目前，高镍正极材料NCA和NCM已经进入了市场应用，比如特斯拉、比亚迪等。但是这些高镍正极材料通常都应用在18650或21700等圆柱形电池上面，在方形铝壳或软包等大电池上的应用还比较少。究其原因，表现在正极材料方面主要是以下几点：高镍NCM正极材料安全性能较差，热稳定差，循环性能差等；高镍NCA正极材料首效差，循环性能差，目前国内电池厂家还没有能力将NCA直接应用在动力电池上。高镍NCMA材料集合了NCM和NCA的部分优点，但是其首次库伦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括基材和包覆在基材上的包覆层，所述基材包括硼钨共掺杂的镍钴锰铝酸锂，所述包覆层包括含有钇和锆的锂盐包覆层。/n

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括基材和包覆在基材上的包覆层，所述基材包括硼钨共掺杂的镍钴锰铝酸锂，所述包覆层包括含有钇和锆的锂盐包覆层。


2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述镍钴锰铝酸锂的通式为LiaNi1-x-yCoxMnyAlzO2，0.95≤a≤1.2，0＜x≤0.1，0＜y≤0.1，0＜z≤0.05；
优选地，所述正极材料中硼元素与锂元素的摩尔比为0～0.01且不包含0；
优选地，所述正极材料中钨元素与锂元素的摩尔比为0～0.01且不包含0；
优选地，所述正极材料的中值粒度为9.0～15.0μm；
优选地，所述基材的中值粒度为8～15μm；
优选地，所述包覆层为Li6.5Y0.5Zr1.5O7层；
优选地，所述包覆层的厚度为10～50nm；
优选地，所述正极材料中，以正极材料的总质量为100％计，包覆层的质量分数为0.05～0.2wt％，优选为0.1wt％；
优选地，所述正极材料的形貌为球形。


3.一种如权利要求1或2所述正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将镍盐、钴盐、锰盐、铝盐、沉淀剂和络合剂在溶液中混合并进行反应，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的前驱体与第一含锂化合物、钨化物、硼化物混合后进行烧结，得到硼钨共掺杂的镍钴锰铝酸锂；
(3)将第二含锂化合物、钇盐和锆盐混合后进行烧结，得到包覆层材料；
(4)将步骤(2)得到的所述硼钨共掺杂的镍钴锰铝酸锂与步骤(3)得到的所述包覆层材料混合后进行烧结，得到所述正极材料。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，镍盐包括硝酸镍、硫酸镍或氯化镍中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)中，钴盐包括硝酸钴、硫酸钴或氯化钴中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)中，所述锰盐包括硝酸锰、硫酸锰或氯化锰中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)中，所述铝盐包括硝酸铝、硫酸铝、氯化铝或偏铝酸钠中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述镍盐中的镍元素、所述钴盐中的钴元素、所述锰盐中的锰元素和所述铝盐中的铝元素的摩尔比为(1-x-y):x:y:z，其中0≤x≤0.1，0≤y≤0.1，0＜z≤0.05；
优选地，步骤(1)中，镍盐、钴盐和锰盐先混合成混合溶液，再与其他原料混合；
优选地，步骤(1)中，所述铝盐为铝盐溶液。


5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述沉淀剂包括碳酸钠、碳酸氢铵或碳酸铵中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)中，所述络合剂包括氨水和/或碳酸氢铵；
优选地，步骤(1)所述反应的温度为50～70℃；
优选地，步骤(1)所述反应的pH值为10～12；
优选地，步骤(1)，所述前驱体的通式为Ni1-x-yCoxMnyAlz(OH)2，其中，0≤x≤0.1，0≤y≤0.1，0＜z≤0.05。


6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述第一含锂化合物包括氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂或硝酸锂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)中，所述钨化物包括三氧化钨、钨酸钴或钨酸钠中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)中，所述硼化物包括硼酸和/或氧化硼；
优选地，步骤(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：温伟城，严武渭，杨顺毅，吴小珍，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44