一种三元正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种三元正极材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将第一盐溶液、第二盐溶液、沉淀剂和络合剂并流混合，反应得到掺杂型三元前驱体；(2)将步骤(1)得到的掺杂型三元前驱体进行预烧处理，得到预烧料；(3)将所述预烧材料和锂源混合，经煅烧处理得到所述三元正极材料，所述第一盐溶液包括镍源、钴源、锰源和元素X源，所述第二盐溶液包括元素Y源，所述元素X包括镁、钙、锶或钡，所述元素Y包括钌、钽或铌，本发明专利技术所述方法制得所述三元正极材料在高电压下具有良好的电化学性能，循环寿命得到明显提高。循环寿命得到明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种三元正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，涉及一种三元正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近些年来三元正极材料以高容量、良好的循环性能、合成工艺简单以及对环境友好等特性成为最具潜力的正极材料之一。在实际应用中，随着人们对电池高能量密度的要求，提高电极材料的工作电压成为一种重要手段，但是在高工作电压条件下，三元材料的充放电比容量会出现衰减趋势，表现出较差的循环性能和倍率性能。
[0003]CN111422919A公开了四元正极材料及其制备方法、正极、电池。具体的，本专利技术提出了一种四元正极材料，包括：四元正极材料基体以及掺杂剂，所述四元正极材料基体的化学结构通式为：LiNi
x
Co
y
Mn
z
Al
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
O2，其中，0.8＜x＜1，0＜y＜0.1，0＜z＜0.1；所述掺杂剂包括铝和锆。
[0004]CN114583103A公开了一种具有双氧化物表面涂层的三元正极材料及其制备方法、正极片及锂离子电池，制备方法包括以下步骤：按照比例称取氧化锌、硼酸和LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2(x+y＜1，x＞0，y＞0)，分别溶于去离子水中，形成氧化锌溶液、硼酸溶液和LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2浆料；将LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2浆料逐滴加入到氧化锌溶液中，加入硼酸溶液，搅拌至溶剂蒸发后，真空干燥烘干；将烘干后的材料研磨，在空气气氛下烧结，最后自然冷却至室温，得到表面具有ZnO
‑
B2O3涂层的三元正极材料LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2。
[0005]CN113725418A公开了一种稀土氧化物包覆改性的锂离子电池用三元正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池正极材料
该稀土氧化物包覆改性的三元正极材料是将纳米级稀土氧化物颗粒与三元材料前驱体和锂盐均匀混合后高温焙烧获得的。
[0006]上述技术方案中的掺杂元素选择与制备方法之间无法产生协同配合作用，因此，有必要提供一种进一步提高电化学性能的掺杂型高电压三元正极材料及其制备方法与应用。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种三元正极材料及其制备方法和应用，所述三元正极材料在高电压下具有良好的电化学性能，循环寿命得到明显提高。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种三元正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010](1)将第一盐溶液、第二盐溶液、沉淀剂和络合剂并流混合，反应得到掺杂型三元前驱体；
[0011](2)将步骤(1)得到的掺杂型三元前驱体进行预烧处理，得到预烧料；
[0012](3)将所述预烧材料和锂源混合，经煅烧处理得到所述三元正极材料；
[0013]所述第一盐溶液包括镍源、钴源、锰源和元素X源，所述第二盐溶液包括元素Y源，
所述元素X包括镁、钙、锶或钡中的任意一种或至少两种的组合，所述元素Y包括钌、钽或铌中的任意一种或至少两种的组合。
[0014]本专利技术在前驱体制备阶段掺杂入X元素和Y元素，对得到的前驱体进行预烧结处理，不仅可以消除前驱体内部的缺陷，同时还能降低Li
+
/Ni
2+
混排，同时，在前驱体合成阶段掺杂入X和Y元素改善了掺杂的均匀性，制得三元正极材料在高工作电压条件下仍具有良好的电化学性能，且循环寿命较高。
[0015]优选地，步骤(1)所述沉淀剂包括氢氧化钠溶液。
[0016]优选地，所述沉淀剂的摩尔浓度为5～13mol/L，例如：5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L、10mol/L、11mol/L或12mol/L。
[0017]优选地，所述络合剂包括氨水。
[0018]优选地，所述络合剂的摩尔浓度为2～10mol/L，例如：2mol/L、4mol/L、6mol/L、8mol/L或10mol/L等。
[0019]优选地，所述第一盐溶液中金属离子总的摩尔浓度为0.5～4mol/L，例如：0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L或4mol/等L。
[0020]优选地，所述第二盐溶液中金属离子的摩尔浓度为0.01～0.1mol/L，例如：0.01mol/L、0.02mol/L、0.04mol/L、0.06mol/L、0.08mol/L或0.1mol/L等。
[0021]优选地，步骤(1)所述第一盐溶液的流速为2～10L/h，例如：2L/h、3L/h、4L/h、5L/h、6L/h、7L/h、8L/h、9L/h或10L/h等。
[0022]优选地，所述第二盐溶液的流速为1～6L/h，例如：1L/h、2L/h、3L/h、4L/h、5L/h或6L/h等。
[0023]优选地，所述沉淀剂的流速为2～8L/h，例如：2L/h、3L/h、4L/h、5L/h、6L/h、7L/h或8L/h等。
[0024]优选地，所述络合剂的流速为1～3L/h，例如：1L/h、1.5L/h、2L/h、2.5L/h或3L/h等。
[0025]优选地，所述并流混合的气氛为惰性气氛。
[0026]优选地，步骤(1)所述反应的温度为35～75℃，例如：35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃或75℃等。
[0027]优选地，所述反应的过程中进行搅拌。
[0028]优选地，所述搅拌的速度为200～420rpm，例如：200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm或420rpm等。
[0029]优选地，步骤(2)所述预烧处理前进行干燥。
[0030]优选地，所述干燥的温度为80～120℃，例如：80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等。
[0031]优选地，所述干燥的时间为12～24h，例如：12h、15h、16h、18h、20h、21h或24h等。
[0032]优选地，步骤(2)所述，所述预烧处理的温度为400～600℃，例如：400℃、450℃、500℃、550℃或600℃等。
[0033]优选地，所述预烧处理的时间为4～8h，例如：4h、5h、6h、7h或8h等。
[0034]优选地，步骤(3)所述锂源包括氢氧化锂和/或碳酸锂。
[0035]优选地，所述煅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将第一盐溶液、第二盐溶液、沉淀剂和络合剂并流混合，反应得到掺杂型三元前驱体；(2)将步骤(1)得到的掺杂型三元前驱体进行预烧处理，得到预烧料；(3)将所述预烧材料和锂源混合，经煅烧处理得到所述三元正极材料；所述第一盐溶液包括镍源、钴源、锰源和元素X源，所述第二盐溶液包括元素Y源，所述元素X包括镁、钙、锶或钡中的任意一种或至少两种的组合，所述元素Y包括钌、钽或铌中的任意一种或至少两种的组合。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述沉淀剂包括氢氧化钠溶液；优选地，所述沉淀剂的摩尔浓度为5～15mol/L；优选地，所述络合剂包括氨水；优选地，所述络合剂的摩尔浓度为2～10mol/L；优选地，所述第一盐溶液中金属离子总的摩尔浓度为0.5～4mol/L；优选地，所述第二盐溶液中金属离子的摩尔浓度为0.01～0.1mol/L。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一盐溶液的流速为2～10L/h；优选地，所述第二盐溶液的流速为1～6L/h；优选地，所述沉淀剂的流速为2～8L/h；优选地，所述络合剂的流速为1～3L/h；优选地，所述并流混合的气氛为惰性气氛。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为35～75℃；优选地，所述反应的过程中进行搅拌；优选地，所述搅拌的速度为200～420rpm。5.如权利要求1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，吕豪，李聪，许开华，范亮姣，孙召建，
申请(专利权)人：格林美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：