一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着化石燃料的枯竭和环保意识的提高，越来越多的国家在加大对新能源的投资和研发力度，以期减少对进口石油和天然气的依赖，同时减少对环境的污染
。
锂离子电池是新能源行业的一种储能装置，目前已被广泛应用在新能源汽车
、
电动工具
、
储能电站等领域
。
[0003]高镍三元正极材料
LiNi
x
Co
y
Mn(Al)1‑
x
‑
y
O2(x≥0.8)
属于锂离子电池正极的一类，因其具有高能量密度
、
低金属元素成本等优点，而被认为是最有前途的高比能电极材料
。
高镍三元正极材料是通过在储锂过程中发生一系列可逆相变，由初始的六方相
H1
，经单斜晶
M
转变为六方相
H2
和六方相
H3
，再经逆过程来实现锂的可逆存储
。
然而，高镍三元正极材料经过长期充放电过程，储锂相变可逆性会逐渐降低
。
其中
H2/H3
相变因导致单位晶格沿
c
方向
(
垂直于
(003)
晶面方向
)
突然收缩，从而使高镍三元正极材料结构在较高的电压下遭受严重的机械应变和各向异性体积收缩，进而对其倍率性能和循环性能产生严重影响，降低电池循环寿命
。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有高镍三元正极材料结构在较高的电压下结构稳定性差的缺陷，从而提供解决上述问题的一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高镍三元正极材料的制备方法，包括：将高镍前驱体
、
锂源与添加剂混合并进行一次烧结
、
粉碎得到一烧料；获取硅酸盐溶液；将一烧料浸入到硅酸盐溶液中进行包覆处理得到硅酸盐包覆高镍材料，再将硅酸盐包覆高镍材料与硼酸混合并进行二次烧结得到
。
[0007]所述高镍前驱体为
Ni
0.88
Co
0.09
Mn
0.03
(OH)2；
[0008]和
/
或，所述锂源为锂盐或
/
和氢氧化锂；
[0009]和
/
或，所述添加剂为
Al2O3；
[0010]和
/
或，所述硅酸盐溶液中的硅酸盐为偏硅酸钠；
[0011]和
/
或，所述硅酸盐溶液的浓度为
0.01
‑
0.1wt
％；
[0012]和
/
或，所述硅酸盐溶液的溶剂为水；
[0013]和
/
或，所述高镍前驱体
、
锂源和添加剂的摩尔比为1：
(1.0
‑
1.135)
：
0.03。
[0014]所述锂源为锂盐和氢氧化锂；
[0015]和
/
或，所述锂盐为碳酸锂；
[0016]和
/
或，所述硅酸盐溶液的浓度为
0.04wt
％
。
[0017]所述锂盐与氢氧化锂的质量比为
(1.01
‑
1.1)
：
1。
[0018]所述一次烧结的温度为
700
‑
900℃
；所述一次烧结的时长为8‑
24h。
[0019]所述包覆处理的温度为
15
‑
60℃
；所述包覆处理的时长为5‑
30min
；
[0020]和
/
或，所述包覆处理中进行搅拌处理；
[0021]和
/
或，所述包覆处理后还进行过滤
、
干燥处理
。
[0022]所述搅拌处理的转速为
300
‑
400r/min
；
[0023]和
/
或，所述过滤的方式为抽滤或压滤；
[0024]和
/
或，所述干燥处理的温度为
100
‑
140℃
；所述干燥处理的时长为6‑
24h。
[0025]所述硅酸盐包覆高镍材料与硼酸的质量比为1：
(0.0001
‑
0.01)
；
[0026]和
/
或，所述二次烧结的温度为
200
‑
600℃
；所述二次烧结的时长为6‑
24h
；
[0027]和
/
或，所述一次烧结和二次烧结在氧气气氛中进行
。
[0028]本专利技术还提供一种高镍三元正极材料，其由上述的一种高镍三元正极材料的制备方法制备得到
。
[0029]本专利技术还提供上述的高镍三元正极材料在锂离子电池中的应用
。
[0030]在本专利技术中，一烧料的化学通式为
Li
1+y
(Ni
a
Co
b
Mn1‑
a
‑
b
‑
c
B
c
)1‑
y
O2，其中，
0≤y≤0.2
，
0.7≤a≤0.95
，
0.01≤b≤0.1
，
0≤c≤0.05
，
B
为
Zn
2+
、Mg
2+
、Al
3+
、Y
3+
、Cr
3+
、Sc
3+
、Ga
3+
、La
3+
、Sm
3+
、Ti
4+
、Zr
4+
、Nb
5+
、W
6+
中的至少一种，可根据所需正极基底材料设定添加剂
、
高镍前驱体以及各物料的用量
。
[0031]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0032]一种高镍三元正极材料的制备方法，包括：将高镍前驱体
、
锂源与添加剂混合并进行一次烧结
、
粉碎得到一烧料；获取硅酸盐溶液；将一烧料浸入到硅酸盐溶液中进行包覆处理得到硅酸盐包覆高镍材料，再将硅酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将高镍前驱体
、
锂源与添加剂混合并进行一次烧结
、
粉碎得到一烧料；获取硅酸盐溶液；将一烧料浸入到硅酸盐溶液中进行包覆处理得到硅酸盐包覆高镍材料，再将硅酸盐包覆高镍材料与硼酸混合并进行二次烧结得到
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高镍前驱体为
Ni
0.88
Co
0.09
Mn
0.03
(OH)2；和
/
或，所述锂源为锂盐或
/
和氢氧化锂；和
/
或，所述添加剂为
Al2O3；和
/
或，所述硅酸盐溶液中的硅酸盐为偏硅酸钠；和
/
或，所述硅酸盐溶液的浓度为
0.01
‑
0.1wt
％；和
/
或，所述硅酸盐溶液的溶剂为水；和
/
或，所述高镍前驱体
、
锂源和添加剂的摩尔比为1：
(1.0
‑
1.135)
：
0.03。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述锂源为锂盐和氢氧化锂；和
/
或，所述锂盐为碳酸锂；和
/
或，所述硅酸盐溶液的浓度为
0.04wt
％
。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐与氢氧化锂的质量比为
(1.01
‑
1.1)
：
1。5.
根据权利要求1‑4任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁林，许开华，陈玉君，谢军，董园初，周晓燕，栗云鹏，欧阳赛，李伟，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：