【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极材料领域，具体而言，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
1、近年来，提高三元(ncm)正极的充电截止电压以实现更高的容量发挥是提升电芯能量密度的主要方法。表面优化被认为是提高ncm在高压下循环稳定性的最有效策略。然而目前的研究主要集中在提高高压ncm在室温(25℃)下的循环稳定性，关于高温工况下的循环寿命受到较少的关注。出于对实际应用场景和安全方面的考虑，研究人员和行业应当更加关注提高电池的高温性能，包括循环稳定性、浮充耐久性、高温储能等。在高温(≥45℃)条件下，ncm电极的循环稳定性大大降低的原因通常被认为是颗粒破碎和副反应加剧的结果。然而，高温下副反应加剧的机制仍然模糊不清，这限制了更先进耐用的ncm材料的研发。
2、层状氧化物正极材料中如三元材料和富锂材料，由于其优良的锂离子传输特性、高能量密度和相对较低的成本，已被广泛用于锂离子电池。目前，市面上主流的合成方法是将前驱体与锂盐、掺杂添加剂混合后高温烧结而成，但是，通过高温烧结合成的层状正极材料面临以下一些固有的问题：1)结构稳定性低，导致循环过程中结构坍塌；2)过渡金属(tm)离子不可逆地迁移到锂层中，造成阳离子混排；3)表面非活性物相重构，导致材料的阻抗增加；4)高压下阴离子氧发生不可逆的氧化还原反应，导致阴离子框架崩溃。总之，这些问题会大大降低材料的电化学性能。
3、综上所述，主流正极材料制备过程虽然工艺简单，但是存在一些缺陷，限制了材料的进一步提升，一定程度上导致目前三元材料市场的萎缩。
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技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种高镍三元正极材料，其结构稳定，具有较好的电化学性能，高温条件充电状态下soc增加程度小。
2、本专利技术的第二目的在于提供所述高镍三元正极材料的制备方法，该方法制备条件温和，制备的高镍三元正极材料高温下结构稳定，不易发生副反应。
3、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
4、本专利技术的一个方面，涉及一种高镍三元正极材料，包括高镍三元材料基体；
5、所述高镍三元材料基体的表层包括尖晶石结构；所述高镍三元材料基体的表层掺杂有阴离子；
6、所述阴离子中含有：氟元素和/磷元素。
7、所述的高镍三元正极材料，具有较好的高温循环性能和高压电化学性能。
8、本专利技术的另一个方面，还涉及所述的高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
9、(a)将高镍三元材料分散于阳离子交换液中进行离子交换反应和固液分离，收集粉料；
10、所述阳离子交换液中的阳离子的价态大于锂离子的价态；
11、(b)将经过热处理后的所述粉料和阴离子掺杂材料混匀后进行阴离子掺杂。
12、所述的方法制备条件温和，工艺简单，容易实现，制备的高镍三元正极材料高温下结构稳定，不易发生副反应。
13、本专利技术的另一个方面，还涉及一种正极极片，主要由所述的高镍三元正极材料的制备方法制备得到的高镍三元正极材料或所述的高镍三元正极材料制成。
14、本专利技术的另一个方面，还涉及一种锂离子电池，包括所述的正极极片。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
16、(1)本专利技术提供的高镍三元正极材料，具有较好的高温循环性能和高压电化学性能，高镍三元材料基体的表层经过阳离子交换和热处理，在表层形成尖晶石结构，阴离子掺杂在表层形成的空穴中，使得高镍三元正极材料具有较稳固的表层结构。
17、(2)本专利技术提供的高镍三元正极材料的制备方法，将高镍三元材料分散于阳离子交换溶液中进行离子交换，由于体相与溶液存在浓度差，表层的锂离子(包含处于ni位的锂离子)会扩散到溶液中，溶液中的金属阳离子会扩散到体相中(包含锂层和过渡金属层)，将溶液过滤后进行低温热处理使表层重构，形成尖晶石/层状混合相，由于进入体相的金属离子价态高于锂离子，会形成局部空穴，再将阴离子与材料混合均匀后热处理，阴离子扩散进体相填补空穴稳固表层结构，改善了高温烧结导致的一系列问题，同时也有效的抑制了高温条件充电状态下soc的增加，改善了裂纹产生，减小了副反应程度。
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1.一种高镍三元正极材料，其特征在于，包括高镍三元材料基体；
2.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述尖晶石结构主要由价态大于锂离子价态的阳离子形成；
3.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述高镍三元材料基体中Co、Ni、Mn的含量满足以下条件：
4.如权利要求1～3任一项所述的高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述高镍三元材料按照以下质量关系分散于所述阳离子交换液中：0.40≤m1/(m1+m2)≤0.75；
6.根据权利要求4所述的高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述阳离子交换液中阳离子的浓度为1～5mol/L；
7.根据权利要求4所述的高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下技术特征(1)～(4)中的至少一个：
8.根据权利要求4所述的高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下技术特征(1)～(4)中的至少一个：
9.一种正极极
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种高镍三元正极材料，其特征在于，包括高镍三元材料基体；
2.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述尖晶石结构主要由价态大于锂离子价态的阳离子形成；
3.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述高镍三元材料基体中co、ni、mn的含量满足以下条件：
4.如权利要求1～3任一项所述的高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述高镍三元材料按照以下质量关系分散于所述阳离子交换液中：0.40≤m1/(m1+m2)≤0.75；
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：周子龙，万宁，盛杰，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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