[发明专利]三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明提出了一种三元正极材料及其制备方法，通过混合烧结方式对高镍单晶三元材料进行掺杂，并包覆上快离子导体包覆层，提高了正极材料的循环性能及倍率性能。该三元正极材料制备工艺简易，易大规模生产，生成成本低。采用该三元正极材料的锂离子电池，具有良好的循环性能和存储性能，可在社会上产生良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及到锂电池材料领域，特别是涉及到一种三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子动力电池是新能源汽车的核心零部件，其性能的优劣直接关系到新能源汽车的顺利推广以及新能源汽车行业的未来。而广阔的新能源汽车市场也能带动锂离子电池产业的蓬勃发展。

正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能对锂离子电池性能至关重要。在各种正极材料中，三元正极材料凭借其较高的能量密度，成为新能源汽车(特别是乘用车型)用锂离子动力电池的首选正极材料，也成为现阶段产业界的开发重点。

随着国家新能源汽车补贴政策的颁布，各类新能源汽车厂商对其所采用的锂离子电池的单体能量密度及模组能量密度提出越来越高的要求。在正极材料方面，镍钴锰三元材料，尤其是Ni60以上材料，由于其具有较高的能量密度而得到广泛的应用。

三元材料的形貌对其性能具有一定的影响。相比于二次球形颗粒形貌，单晶形貌的三元材料由于压实密度高，循环性能好，产气量低而备受青睐。尽管如此，镍钴锰三元材料随着Ni含量的提高，其循环性能恶化情况较为严重。

三元材料循环性能恶化的主要原因有：

1、镍钴锰酸锂中的Ni2+与Li+离子半径相近，容易发生Li、Ni混排导致循环性能恶化；

2、由于镍钴锰三元材料，尤其是高镍材料，在首次充放电过程中表面微结构发生变化，导致以三元材料为正极材料的锂离子电池首次充放电效率不高；

3、在满充状态下，高氧化态的正极与电解液发生副反应，造成循环性能的恶化。

因此对三元材料，尤其是高镍材料，进行改性以提高其循环性能，是很有必要且意义重大的。提高高镍材料的循环性能，可以提高以此材料作为正极的锂离子电池的循环寿命，进而延长锂离子乘用车的使用寿命。

CN201710027715.X公开了一种钒、钼掺杂锂离子电池正极材料的制备方法，其通过液相法合成一种钒、钼掺杂的锂离子电池正极材料，解决了锂离子电池循环稳定性差的问题。然而，该方法耗时长，产量低，掺杂元素与主元素化学计量比较难精确。

CN201510071814.9公开了一种掺杂包覆改性三元正极材料的制备方法，其通过合成一种稀土元素Ce掺杂，有机相包覆Ti的三元正极材料，提高了材料的循环性能。然而，该包覆方法虽然能形成致密均匀的包覆层，但成本高，对环保要求高，且不利于锂离子在包覆层中的传输，增加锂离子电池内部的直流电阻(DCR)。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种三元正极材料及其制备方法，提高正极材料的循环性能及倍率性能。

本发明提出了一种三元正极材料，由原料制得，所述原料包括：

三元材料前驱体NixCoyMnz(OH)2、LiOH、MoO2、Li2CO3、Al2O3；

其中，x+y+z＝1，