[发明专利]一种Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料、制备方法及用途

说明书

本发明提供一种Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料、制备方法及用途，该材料的化学式为(Li_aNi_1‑x‑yCo_xAl_y)_1‑bMg_bO₂，x>0，y>0，1‑x‑y>0，1≤a≤1.1，0＜b≤0.01。该材料的制备方法是先将三元正极材料前驱体Ni_1‑x‑yCo_xAl_y(OH)_2+y烧结；然后将烧结所得物加入锂源、掺杂材料进行烧结；最后进行第三次烧结，得到目标产物。本发明制备方法合成的Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料具有优良的循环性能。本发明的制备方法包括三次烧结步骤，工艺简单，过程可控，易于工业化量产。

技术领域

本发明涉及电极材料领域，具体涉及一种Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料、制备方法及用途。

背景技术

镍钴铝三元正极材料具有高能量密度、低温性能好、热稳定性好、成本低以及对环境毒性小等特点，是动力锂离子电池领域最具市场发展前景的正极材料之一。但是由于镍钴铝三元材料在宽的电压范围内会与有机电解质发生强烈的副反应，增加电池在充放电过程中的阻抗，降低材料的循环稳定性。

镍钴铝三元正极材料表面的游离锂，即氧化锂、氢氧化锂及碳酸锂为碱性物质，在正极材料配置过程中，镍钴铝三元正极材料表面的碱性物质对正极胶液中粘结剂的攻击，导致粘结剂形成双键，产生胶粘，引起浆料果冻，降低涂布效果，影响电芯性能。

因此，如何得提高镍钴铝三元材料循环稳定性，降低镍钴铝三元正极材料表面残碱量，成为业内亟待解决的问题之一。

发明内容

本方明的目的在于提供一种Mg掺杂的镍钴铝三元锂离子电池正极材料及其制备方法，提高镍钴铝三元材料循环稳定性，降低镍钴铝三元正极材料表面残碱量，并提供使用该正极材料的锂离子电池及该正极材料的用途。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料，所述Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料的化学式如式(I)所示：

(Li_aNi_1-x-yCo_xAl_y)_1-bMg_bO₂ (I)

其中a、b、x、y为摩尔分数，x>0，y>0，1-x-y>0，1≤a≤1.1，

0＜b≤0.01。

作为优选，0.03≤x≤0.15，0.01≤y≤0.05，1≤a≤1.05，0＜b≤0.005。

作为优选，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.0017。

作为优选，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.0025。

与现有技术相比，本发明提供的Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料，有效的提高了镍钴铝三元正极材料的结构稳定性，减少镍钴铝三元材料与有机电解质发生强烈的副反应，降低电池在充放电过程中的阻抗，改进了镍钴铝三元正极材料的电化学性能，经过Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料具有更高的容量保持率和更稳定的循环性能。

本发明提供的Mg掺杂的镍钴铝三元正极材料，采用金属Mg对镍钴铝三元正极材料进行掺杂，减少了镍钴铝三元正极材料表面的活性锂含量，从而减少了镍钴铝三元正极材料表面LiOH、Li₂CO₃含量，有效降低镍钴铝三元正极材料表面残碱量，从而可减少在正极材料配置过程中，镍钴铝三元正极材料表面的碱性物质对正极胶液中粘结剂的攻击，避免粘结剂形成双键，产生胶粘，避免引起浆料果冻，提高涂布效果，提高电芯性能。