[发明专利]铝包覆三元掺锆复合材料、复合正极材料及其制备和在锂离子电池中的应用

说明书

本发明属于锂离子电池领域，具体公开了一种铝包覆三元掺锆复合材料，包括内核，以及包覆在内核表面的壳体；所述的内核的材料为(Ni_0.8‑xCo_0.15Al_0.05Zr_x)(OH)₂，其中，x为0.001～0.03；所述的壳体的材料为Al(OH)₃。本发明还公开了一种所述的铝包覆三元掺锆复合材料的制备方法以及将其和锂源烧结得到复合正极材料。本发明制备方法简单，成本低廉，可宏量制备。所制备的锂离子电池掺杂及包覆三元材料具有较好的球形度、比表面积和优异的导离子性和导电性，该材料用于锂离子电池，展示优异的循环稳定性能和倍率性能，具有工业化应用前景。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料和前驱体及其制备方法。

背景技术

在环境污染和能源危机的双重压力下，寻找清洁的绿色能源是当今世界共同努力的方向。锂离子电池在清洁能源中占有很重要的一席之地，特别是锂离子电池作为动力源的汽车，近几年发展迅速，针对全球能源和环境问题提出了一条新的发展道路。锂离子电池的性能主要取决于参与电极反应的活性物质，负极的发展速度要快于正极，因此，锂离子电池正极材料对于锂离子电池的发展就变得尤为关键。目前主要报道的正极材料主要有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和三元材料等。按照目前国家的规划的能量密度达到250mAh/g，甚至到300mAh/g的能量密度指标，以现在商业化应用的电极材料体系都无法实现，因此锂离子电池就需要较大的技术改革。

三元材料近几年在日韩企业大力发展，逐渐成为市场主流，国内企业也采取跟随策略，逐渐转向三元材料。越高镍、越高能、越高门槛。未来在对电池能量密度需求不断提升的背景下，三元材料将向高镍化方向发展。

正极材料作为目前锂离子电池里面主要的储存锂离子的地方，其性能直接影响锂离子电池的性能。然而随着容量的不断提高，三元正极材料的倍率性能和稳定性变差这势必成为阻碍锂离子电池向前发展的一大隐患。

公开号为CN104218243A的中国专利文献公开了一种高稳定性的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法。镍钴铝酸锂材料的特征化学式：Li_nNi_1-x-yCo_xAl_yO₂·mLiM_aO_b，式中0.95≤n≤1.15，0.00＜x＜0.30，0.01≤y≤0.10，0.00＜m＜0.05，0.0＜a＜3.0，b为化合价匹配系数，b＝(M化合价×a+1)/2。

公开号为CN104766960A的中国专利文献公开了一种一种锂离子电池用镍锰酸锂正极材料的改性方法，该方法包括以下步骤：将镍锰酸锂加入水中，再向悬浊液中添加表面活性剂，然后加入所配制偏铝酸钠溶液的5～15％，边搅拌边向混合液中通二氧化碳气体至溶液的pH值为8.0～10.0；滴加剩余的偏铝酸钠溶液，同时通入二氧化碳气体，控制溶液pH值为8.0～10.0，并流反应；然后搅拌、老化，过滤，洗涤，烘干后，得到氢氧化铝包覆的镍锰酸锂材料；置入马弗炉中300～450℃热处理得到氧化铝包覆改性的镍锰酸锂正极材料。

现有的材料的电学性能还具有较大的提升空间。

发明内容

本发明第一目的在于，提供一种铝包覆三元掺锆复合材料(本发明也简称复合材料)，旨在提供一种氢氧化铝包覆的掺杂有锆的三元复合材料。

本发明第二目的在于，提供一种铝包覆三元掺锆复合材料的制备方法。

本发明第三目的在于，提供一种铝包覆三元掺锆复合材料的应用方法，旨在将其和锂源混合烧结，制得铝包覆三元掺锆复合正极材料。

本发明第四目的在于，提供一种铝包覆三元掺锆复合正极材料(本发明也简称复合正极材料)；旨在提升电学性能。