一种高镍三元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高镍三元材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
或
LiBO3，所述镍钴锰锂正极材料为
LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，
0.6≤x<1
，1‑
x
‑
y>0
，其中
x
的值可以是
0.6、0.7、0.8、0.9
或
0.95
等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0011]本专利技术通过在镍钴锰锂正极材料的表面包覆压电材料，通过压电材料进一步极化后产生的表面极化电场调控锂离子的输运，减弱应力积聚，通过引入与晶格
O
具有高结合能的异质原子抑制晶格
O
的析出，提升热安全性能
。
[0012]本专利技术利用压电材料
LTO(LiTaO3)
对高镍三元材料进行表面修饰，提升了高镍材料的结构稳定性和离子扩散能力，长期循环后的容量保持率以及倍率性能均有所提升
。LBO(LiBO3)
包覆在整个
NCM811
二次颗粒外表面，强的
B
‑
O
键不仅有效的抑制了晶格
O
的析出，也抑制了由二次颗粒内部核心向表面扩散的微裂纹，同时提升了热安全性能和结构稳定性，而
LBO
包覆层在减弱应力和抑制了表面副反应的同时调控了界面
Li
+
的输运
。
[0013]本专利技术通过在高镍三元材料表面包覆
LiTaO3，提升了高镍三元材料的结构稳定性和离子扩散能力，提高了电池长期循环后的容量保持率和倍率性能
。
通过在高镍三元材料表面包覆
LiBO3，改善了高镍三元材料的热稳定性和电化学性能
。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述镍钴锰锂正极材料包括
NCM811、NCM622
或
NCM613
中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：
NCM811
和
NCM622
的组合
、NCM622
和
NCM613
的组合或
NCM811
和
NCM613
的组合等
。
[0015]本专利技术中
NCM811
的化学式为
LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2，
NCM622
的化学式为
LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2，
NCM613
的化学式为
LiNi
0.6
Co
0.1
Mn
0.3
O2。
[0016]本专利技术目的之二在于提供一种如目的之一所述的高镍三元材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0017]将镍钴锰锂正极材料与包覆源进行包覆和烧结，得到所述高镍三元材料；
[0018]所述包覆源包括硼源或钽源
。
[0019]本专利技术利用硼源或钽源对镍钴锰锂正极材料进行包覆，通过压电材料对镍钴锰锂正极材料进行包覆，提升了高镍材料的结构稳定性和离子扩散能力，长期循环后的容量保持率以及电池的倍率性能均有提升
。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，当所述包覆源为钽源时，所述包覆和烧结过程包括：
[0021]将锂源
、
钽源
、
酒石酸和第一溶剂配置为混合液后，将所述混合液滴加入镍钴锰锂正极材料溶液中，依次进行第一混合和第一烧结，得到
LiTaO3包覆的高镍三元材料
。
[0022]本专利技术
LiTaO3包覆的高镍三元材料制备方法中混合配置滴加入镍钴锰锂正极材料溶液中的优点：混合液滴加的方式加入可以均匀反应速率，防止离子沉积不均匀
。
[0023]优选地，所述锂源包括乙酸锂
。
[0024]优选地，所述钽源包括五氧化二钽
。
[0025]优选地，所述第一溶剂包括无水乙醇和
/
或水去离子水
。
[0026]优选地，所述乙酸锂
、
五氧化二钽
、
酒石酸和第一溶剂的质量比为
1:(1
～
3):(1
～
3):(6
～
10)
，所述质量比可以是
1:1:1:6、1:1:1:8、1:1:1:10、1:2:1:6、1:2:1:8、1:2:1:10、1:3:1:6、1:3:1:8、1:3:1:10、1:1:2:6、1:1:2:8、1:1:2:10、1:2:1:6、1:2:2:8、1:2:2:10、1:3:3:6、1:3:3:8
或
1:3:3:10
等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0027]优选地，所述镍钴锰锂正极材料溶液的溶质为镍钴锰锂正极材料
。
[0028]优选地，所述镍钴锰锂正极材料的通式为
LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，
0.6≤x<1
，1‑
x
‑
y>0
，其中
x
的值可以是
0.6、0.7、0.8、0.9
或
0.95
等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0029]优选地，所述镍钴锰锂正极材料的溶剂包括无水乙醇和
/
或去离子水
。
[0030]优选地，所述混合液和镍钴锰锂正极材料溶液的质量比为
1:(3
～
5)
，其中所述质量比可以是
1:3、1:4
或
1:5
等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0031]作为本专利技术优选的技术方案，所述滴加的速率为
20
～
120
滴
/min
，其中所述速率可以是
20
滴
/min、40
滴
/min、60
滴
/min、80
滴
/min、100
滴
/min
或
120
滴
/min
等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0032]优选地，所述第一混合包括依次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高镍三元材料，其特征在于，所述高镍三元材料包括内核和包覆层，所述内核包括镍钴锰锂正极材料，所述包覆层包括压电材料，所述压电材料包括
LiTaO3或
LiBO3，所述镍钴锰锂正极材料的通式为
LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，
0.6≤x<1
，1‑
x
‑
y>0。2.
根据权利要求1所述的高镍三元材料，其特征在于，所述镍钴锰锂正极材料包括
NCM811、NCM622
或
NCM613
中的任意一种或至少两种的组合
。3.
一种如权利要求1或2所述的高镍三元材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将镍钴锰锂正极材料与包覆源进行包覆和烧结，得到所述高镍三元材料，所述包覆源包括硼源或钽源
。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当所述包覆源为钽源时，所述包覆和烧结过程包括：将锂源
、
钽源
、
酒石酸和第一溶剂配置为混合液，将所述混合液滴加入镍钴锰锂正极材料溶液中，依次进行第一混合和第一烧结，得到
LiTaO3包覆的高镍三元材料；优选地，所述锂源包括乙酸锂；优选地，所述钽源包括五氧化二钽；优选地，所述第一溶剂包括无水乙醇和
/
或去离子水；优选地，所述乙酸锂
、
五氧化二钽
、
酒石酸和第一溶剂的质量比为
1:(1
～
3):(1
～
3):(6
～
10)
；优选地，所述镍钴锰锂正极材料溶液的溶质为镍钴锰锂正极材料；优选地，所述镍钴锰锂正极材料的通式为
LiNi
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，
0.6≤x<1
，1‑
x
‑
y>0
；优选地，所述镍钴锰锂正极材料的溶剂包括无水乙醇和
/
或去离子水；优选地，所述混合液和镍钴锰锂正极材料溶液的质量比为
1:(3
～
5)。5.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述滴加的速率为
20
～
120
滴
/min
；优选地，所述第一混合包括依次进行的搅拌和加热蒸发；优选地，所述搅拌的时间为
10
～
20h
；优选地，所述加热蒸发包括水浴加热蒸发；优选地，所述加热蒸发的温度为
80
～
120℃
；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：付怡，陈若玲，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：