【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其是指一种高镍无钴正极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、如今，由于传统化石燃料的枯竭和对可再生能源的需求不断增加，储能设备发展迅速。特别是由于锂离子电池(libs)的高能量密度和长循环寿命，成为大规模应用的关键因素，应用于各种产品，包括笔记本电脑、智能手机、ipad、相机和电动汽车。类分层结构lini1-x-ycoxmnyo2材料，作为阴极材料,得到深入研究和应用。
2、然而，由于钴资源稀缺，且大规模钴矿开采危害生态和自然环境，给电池制造商和用户造成不便。当前的全球公司供应链是脆弱的。如果目前的正电极配方保持不变，电动汽车的产量预计将增加至少10倍。因此，为了降低总成本，应该降低占最大比例的阴极材料的成本。在目前三元材料的组分中，钴的价格最高，波动也最大。镍、锰和铝更便宜。此外，钴的成本显著影响着电动汽车的技术策略、原材料成本和销售价格。综合考量下，锂电池正极材料中钴含量的降低有利于电动汽车的快速发展。
3、金属氧化物作为一类极其重要的材料。不同的制备方法使金属氧化物散装和纳米尺寸已成为一个重要的研究领域。金属氧化物的制备方法有溶胶-凝胶法、水热法、回流法、球磨法等。但以上各种方法都存在着较为明显的局限性，如不适合大规模生产、昂贵、耗时、含有有毒物质等。除了这些限制外，上述所有制备方法均存在的一个问题是合成过程中均会对环境造成污染。在金属氧化物制备实验中，被污染的溶剂暴露在周围环境中会产生环境污染。金属氧化物被用于去除重金属离子、染料降解、储能装置、太阳能电池等应用，制备
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高镍无钴正极材料及其制备方法与应用。本专利技术所得高镍无钴正极材料以提升无钴富镍三元基正极材料的循环稳定性及其首次库伦效率。
2、本专利技术的第一个目的在于提供一种高镍无钴正极材料，所述高镍无钴正极材料的化学通式为：lini1-x-yfexmnyo2-ce&cr@ceo2；所述高镍无钴正极材料包括掺杂有ce和cr元素的正极材料lini1-x-yfexmnyo2内核以及表面包覆的ceo2层；
3、其中，1-x-y>0.8，0.05≤x≤0.15，0.05≤y≤0.15；
4、ce和cr元素的掺杂浓度独立地为0.5mol％～3mol％。
5、在本专利技术的一个实施例中，所述ce元素的掺杂浓度为1.5mol％～3mol％，cr元素的掺杂浓度为0.05mol％～1mol％。过量的ce元素的掺杂，会在颗粒的表面形成ceo2包覆层。
6、本专利技术的第二个目的在于提供一种高镍无钴正极材料的制备方法，包括以下步骤：
7、提供金属盐水溶液，所述金属盐水溶液中的金属盐包括锂盐、镍盐、铁盐、锰盐；
8、提供铈盐水溶液、铬盐水溶液；
9、将铈盐水溶液、铬盐水溶液加入金属盐水溶液中，混合均匀，得到混合盐溶液；
10、将酸加入混合盐溶液中，得到混合溶液；
11、将所得混合溶液进行超声震荡，加热形成流变体，形成粘稠状的浆料；
12、将所得粘稠状的浆料进行煅烧，得到表面包覆ceo2层的正极材料。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述锂盐、镍盐、铁盐、锰盐、铈盐水溶液中铈盐、铬盐水溶液中的铬盐独立地为乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐中的一种或多种。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述酸选自醋酸和/或磷酸。主要起到分散剂的作用，使得金属离子之间能够更充分地分散混合。
15、在本专利技术的一个实施例中，所述酸的浓度为40wt％～80wt％。
16、在本专利技术的一个实施例中，所述加热的温度为60～90℃，时间为4～8h。
17、在本专利技术的一个实施例中，所述煅烧的温度为720～780℃，时间为12～16h，升温速率为2～6℃/min。
18、在本专利技术的一个实施例中，所述高镍无钴正极材料还包括粉碎过筛处理，过筛的筛目为300～400目。
19、本专利技术的第三个目的在于提供一种正极片，包括所述高镍无钴正极材料、上述的制备方法所得高镍无钴正极材料。
20、本专利技术的第四个目的在于提供一种锂离子电池，包括上述正极片。
21、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
22、与现有掺杂无钴高镍三元材料相比，本专利技术提供了一步煅烧工艺合成了ce、cr共掺杂和ceo2包覆的高镍无钴正极材料。结合了ce4+、cr3+掺杂和ceo2包覆层来优化材料整体性能。内表面的ce4+、cr3+掺杂可以使ni2+转化为ni3+，降低li+/ni2+离子的混合，形成强的ce-o键，增加材料整体的热稳定性。过量的ce4+在正极材料表面包覆会形成ceo2层可以避免电池在工作时，其正极受到电解液侵蚀，进而保证电池整体的电性能。作为锂离子电池正极材料，表现出了很好的容量稳定性和优异的倍率性能。
23、本专利技术通过简单的混合-加热-烧结工艺实现，制备工艺比较简单，可控性强，无需先进仪器，成本低廉，适合工业化生产。
24、本专利技术制得的无钴正极材料应用于锂离子电池领域，增强了锂离子储存能力和结构稳定性，减轻了过渡金属元素溶解，降低了材料内部极化电阻。表现出了优异的循环稳定性能。
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1.一种高镍无钴正极材料，其特征在于，所述高镍无钴正极材料的化学通式为：LiNi1-x-yFexMnyO2-Ce&Cr@CeO2；所述高镍无钴正极材料包括掺杂有Ce和Cr元素的正极材料LiNi1-x-yFexMnyO2内核以及表面包覆的CeO2层；
2.根据权利要求1所述的高镍无钴正极材料，其特征在于，Ce元素的掺杂浓度为1.5mol％～3mol％，Cr元素的掺杂浓度为0.05mol％～1mol％。
3.一种高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐、镍盐、铁盐、锰盐、铈盐、铬盐独立地为乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述醋酸的浓度为40wt％～80wt％。
6.根据权利要求3所述的高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为60～90℃，时间为4～8h。
7.根据权利要求3所述的高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度
8.根据权利要求3所述的高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极材料还包括粉碎过筛处理，过筛的筛目为300～400目。
9.一种正极片，其特征在于，所述正极片包括权利要求1或2中所述高镍无钴正极材料、权利要求3-7中任一项所述的制备方法所得高镍无钴正极材料。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种高镍无钴正极材料，其特征在于，所述高镍无钴正极材料的化学通式为：lini1-x-yfexmnyo2-ce&cr@ceo2；所述高镍无钴正极材料包括掺杂有ce和cr元素的正极材料lini1-x-yfexmnyo2内核以及表面包覆的ceo2层；
2.根据权利要求1所述的高镍无钴正极材料，其特征在于，ce元素的掺杂浓度为1.5mol％～3mol％，cr元素的掺杂浓度为0.05mol％～1mol％。
3.一种高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐、镍盐、铁盐、锰盐、铈盐、铬盐独立地为乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的高镍无钴正极材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：江柯成，邵善德，张业琼，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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