【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，尤其涉及一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池凭借着高能量密度、长循环寿命和低自放电率等优点，迅速成为便携式电子设备的首选电源。随着全球对可再生能源和电动交通工具需求的增长，锂离子电池作为动力电池的市场需求持续上升，科学家和工程师们不断探索新材料和新技术，以进一步提高锂离子电池的性能。正极材料作为动力电池的核心直接影响着电池能量密度、循环寿命和安全性，是影响电动汽车产业发展的关键。
2、高镍三元正极材料因其高能量密度和相对较低的成本，是锂离子动力电池实现高能量密度和长续航能力的关键技术基础和保障。较高的镍含量不仅可以显著提高电池的能量密度，还可以降低钴的使用量，从而减少对稀缺资源的依赖。然而，高镍材料在实际应用中面临诸多挑战，如循环寿命短、热稳定性差等问题，根源在于高镍材料在循环过程中容易发生结构转变，导致电池容量快速衰减。高镍三元正极材料在充放电过程中一次颗粒各向异性收缩/膨胀，易引起晶间裂纹、颗粒破碎，严重影响电池的长循环稳定性。此外，随着镍含量的增多也面临结构和热稳定性差带来的容量衰减快、安全性差等问题，严重制约了高镍三元正极材料在锂离子动力电池中的进一步应用。为了提升高镍正极材料锂离子电池的性能，大量的改性手段被研究和应用。
3、元素掺杂作为一种有效的改性手段被广泛用于调控高镍层状氧化物正极材料的结构和电化学性能，掺杂元素的空间位置分布对材料结构与性能造成显著影响。现有掺杂手段主要为单一元素掺杂，然而，单一元素的掺杂往往发挥
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提供一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料；本专利技术的第二个目的在于提供一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料的制备方法。
2、为了实现第一个目的，本专利技术所采取的技术方案为：
3、一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，所述高镍正极材料的分子式如下：
4、li(nixcoymn1-x-y)1-a-2/3b-1/3cpaqbo2-clc；
5、其中，p为稀土金属，q为碱土金属，l为卤族元素；
6、其中，x≥0.6，0.01≤a≤0.02，0.01≤b≤0.02，0.01≤c≤0.02。
7、进一步地，所述l为氟、氯或溴。
8、进一步地，所述q为钙、镁、锶或钡。
9、进一步地，所述l为氟、氯或溴。
10、为了实现第二个目的，本专利技术所采取的技术方案为：
11、一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料的制备方法，用于制备上述任一项所述的高镍正极材料，包括如下步骤：
12、s100、按分子式中各物质的摩尔比例称取锂源、高镍前驱体、稀土金属盐、碱土金属盐和卤族元素盐；
13、s200、将s100中称取的物质混合均匀，得到第一混合物；
14、s300、对第一混合物采用高温固相法处理，得到稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料。
15、进一步地，s300包括：
16、s301、对第一混合物进行第一段煅烧，煅烧温度为400℃～600℃，烧结时间为4h～6h，得到第二混合物；
17、s302、对第二混合物进行第二段煅烧，煅烧温度为700℃～900℃，烧结时间为12h～18h，得到第三混合物；
18、s303、将第三混合物降至室温，得到稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料。
19、进一步地，第一段煅烧和第二段煅烧过程是在通氧气的条件下，以2℃/min的速率升温至煅烧温度。
20、进一步地，s200中对称取的各物质通过加入酒精进行研磨的方式混合均匀。
21、进一步地，高镍前驱体的分子式如下：nixcoymn1-x-y(oh)2。
22、进一步地，在s100中：
23、锂源为单水氢氧化锂；
24、稀土金属盐为硝酸镧、硝酸铈或硝酸钇；
25、碱土金属盐为碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶或碳酸钡；
26、卤族元素盐为氟化铵、氯化铵、溴化铵或碘化铵。
27、本专利技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
28、本专利技术采用稀土金属、碱土金属与卤族元素的共掺杂，这种独特的化学组合在电池材料中形成了具有特定电子结构的新型复合物，这些复合物在提高离子导电性和电子稳定性方面起到了关键作用。特别是卤族元素的引入，有效地稳定了材料的晶格结构，减少了在高电压下的材料分解，从而改善了电池的整体性能和热稳定性。此外，稀土金属、碱土金属与卤族元素三者之间除了掺杂效应以外，还会同步生成快离子导体包覆层，可以有效控制电池正极材料的电化学反应界面，优化锂离子的扩散路径。
29、在锂离子电池正极材料的制备过程中，特别是在高镍正极材料的开发中，掺杂技术是一种重要的方法，用来改进材料的结构稳定性和电化学性能。掺杂元素的引入可以在不同阶段进行，本专利技术是在含有主要金属元素前驱体的基础上掺杂元素，这种制备方法允许更精细的化学处理和后续热处理，以确保掺杂元素的有效整合和分布。这种制备方法还可以在不影响基本晶格结构的前提下，通过热处理优化掺杂元素的化学状态和位置，从而改善材料的电化学性能和稳定性。这些优势不仅提高了材料的性能，还提高了生产效率和可扩展性，符合工业生产的需求。
30、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，其特征在于，所述高镍正极材料的分子式如下：
2.如权利要求1所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，其特征在于，所述P为镧、铈或钇。
3.如权利要求1所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，其特征在于，所述Q为钙、镁、锶或钡。
4.如权利要求1所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，其特征在于，所述L为氟、氯或溴。
5.一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至4任一项所述的高镍正极材料，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，S300包括：
7.如权利要求6所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，第一段煅烧和第二段煅烧过程是在通氧气的条件下，以2℃/min的速率升温至煅烧温度。
8.如权利要求5所述的一种稀土金
9.如权利要求5所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，高镍前驱体为NixCoyMn1-x-y(OH)2，x≥0.6。
10.如权利要求5所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，在S100中：
...【技术特征摘要】
1.一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，其特征在于，所述高镍正极材料的分子式如下：
2.如权利要求1所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，其特征在于，所述p为镧、铈或钇。
3.如权利要求1所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，其特征在于，所述q为钙、镁、锶或钡。
4.如权利要求1所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料，其特征在于，所述l为氟、氯或溴。
5.一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至4任一项所述的高镍正极材料，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的一种稀土金属、碱土金属、卤族元素共掺杂的高镍正极...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓齐波，胡宁，田刚领，阮鹏，张柳丽，罗军，崔美琨，
申请(专利权)人：平高集团储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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