一种四元包覆高镍正极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种四元包覆高镍正极材料及其制备方法与应用，所述四元包覆高镍正极材料的化学分子式为Li[(Ni1‑

【技术实现步骤摘要】
一种四元包覆高镍正极材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于正极材料
，涉及一种四元包覆高镍正极材料，尤其涉及一种四元高镍正极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池凭借高能量密度、良好的倍率性能和长循环寿命成为了电动汽车的主要动力能源。由于Li(Ni1‑
x
‑
y
Co
x
Al
y
)O2(NCA)和Li(Ni1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
)O2(NCM)具有较高的可逆容量、长周期循环寿命以及高工作电压，具有极佳的应用前景。为了进一步提高现有NCA与NCM的容量，需要不断增加其中的镍含量，但过量的Ni会富集，进而导致材料的容量保持率下降，且使热稳定性变差。
[0003]CN 111430700A公开了一种用于锂离子电池的四元正极材料及其制备方法和锂离子电池其公开的四元正极材料包括内核和包覆层，包覆层形成在内核的至少部分表面，组成为Li
x
Ni
a
Co
b
Mn
c
Al
d
M
y
O2，其中1≤x≤1.05、0≤y≤0.05、0.3≤a≤0.92、0.03≤b≤0.06、0.01≤c≤0.03、0.01≤d≤0.03，a+b+c+d＝1，M为选自第二主族元素、第三主族元素、第四主族元素、第五主族元素、第四幅族元素或第五幅族元素中的至少之一；其通过在内核中引入掺杂元素并形成包覆层，提高了材料的热稳定性和循环性能。
[0004]CN 111422919A公开了一种四元正极材料及其制备方法、正极、电池。该方案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；掺杂剂包括铝和锆。其利用铝和锆的共掺杂提高四元正极材料基体的结构稳定性，提高了其热稳定性以及循环稳定性，提高了高倍率下的电池容量，改善了四元正极材料的电池性能。
[0005]CN 109473657A公开了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，其中掺杂包覆的镍钴铝锰四元锂离子电池正极材料的化学式为(Li
a
Ni1‑
x
‑
y
‑
z
Co
x
Al
y
Mn
z
)1‑
b
M
b1
M
b2
O2，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。其通过掺杂包覆改善了结构稳定性。
[0006]但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，有必要提供一种进一步提高电化学性能的四元包覆高镍正极材料及其制备方法与应用。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种四元包覆高镍正极材料及其制备方法与应用，所述四元包覆高镍正极材料具有良好的电化学性能，且循环寿命较高。
[0008]为达此目的，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四元包覆高镍正极材料，所述四元包覆高镍正极材料的化学分子式为Li[(Ni1‑
a
‑
b
‑
c
Co
a
Mn
b
X
c
)1‑
m
Y
m
]O2，其中0<a≤0.1、0<b≤0.1、0<c≤0.1且0<m≤0.2；元素X包括钨、钼、锆或铝中的任意一种或至少两种的组合；元素Y包括镍、钴、铝或镁
中的任意一种或至少两种的组合。
[0010]本专利技术提供的四元包覆高镍正极材料中，a的取值为0<a≤0.1，例如可以是0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.01<a<0.03。
[0011]本专利技术提供的四元包覆高镍正极材料中，b的取值为0<b≤0.1，例如可以是0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.05<b<0.1。
[0012]本专利技术提供的四元包覆高镍正极材料中，c的取值为0<c≤0.1，例如可以是0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为0.05<c<0.1。
[0013]优选地，所述元素X包括钨和/或钼。
[0014]优选地，所述元素Y包括镍和/或钴。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种如第一方面所述四元包覆高镍正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0016](1)保护性气氛条件下，混合第一盐溶液、第二盐溶液、沉淀剂与络合剂，反应得到四元包覆型高镍前驱体；
[0017](2)步骤(1)所得四元包覆型高镍前驱体经预烧结后，与配方量氢氧化锂球磨混合，再经煅烧得到所述四元包覆高镍正极材料；
[0018]步骤(1)所述第一盐溶液包括配方量的Ni、Co、Mn以及元素X；
[0019]步骤(1)所述第二盐溶液包括配方量的元素Y。
[0020]本专利技术所述第一盐溶液由Ni、Co、Mn与X的可溶盐溶于水得到，所述可溶盐包括对应的氯盐、硫酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
[0021]本专利技术所述第二盐溶液由Y的可溶盐溶于水得到，所述可溶盐包括对应的氯盐、硫酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
[0022]优选地，步骤(1)所述第一盐溶液中的金属离子总摩尔浓度为1.8
‑
2.2mol/L，例如可以是1.8mol/L、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四元包覆高镍正极材料，其特征在于，所述四元包覆高镍正极材料的化学分子式为Li[(Ni1‑
a
‑
b
‑
c
Co
a
Mn
b
X
c
)1‑
m
Y
m
]O2，其中0<a≤0.1、0<b≤0.1、0<c≤0.1且0<m≤0.2；元素X包括钨、钼、锆或铝中的任意一种或至少两种的组合；元素Y包括镍、钴、铝或镁中的任意一种或至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的四元包覆高镍正极材料，其特征在于，0.01<a<0.03、0.05<b<0.1且0.05<c<0.1。3.根据权利要求1或2所述的四元包覆高镍正极材料，其特征在于，所述元素X包括钨和/或钼；优选地，所述元素Y包括镍和/或钴。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述四元包覆高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)保护性气氛条件下，混合第一盐溶液、第二盐溶液、沉淀剂与络合剂，反应得到四元包覆型高镍前驱体；(2)步骤(1)所得四元包覆型高镍前驱体经预烧结后，与配方量氢氧化锂球磨混合，再经煅烧得到所述四元包覆高镍正极材料；步骤(1)所述第一盐溶液包括配方量的Ni、Co、Mn以及元素X；步骤(1)所述第二盐溶液包括配方量的元素Y。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一盐溶液中的金属离子总摩尔浓度为1.8
‑
2.2mol/L；优选地，步骤(1)所述第二盐溶液中的金属离子总摩尔浓度为0.8
‑
1.2mol/L；优选地，步骤(1)所述沉淀剂包括氢氧化钠溶液；优选地，所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为7
‑
9mol/L；优选地，步骤(1)所述络合剂为氨水溶液；优选地，所述氨水溶液的摩尔浓度为4
‑
6mol/L。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一盐溶液、第二盐溶液与络合剂的体积比为(2
‑
10):(1
‑
6):(0.05
‑
0.1)；优选地，步骤(1)所述混合为搅拌过程中同时添加第一盐溶液、第二盐溶液、沉淀剂与络合剂；优选地，步骤(1)所述混合时，第一盐溶液的流量为2
‑
10...

【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：