[发明专利]一种高循环镍钴锰三元材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高循环镍钴锰三元材料制备方法，包括镍盐、钴盐和锰盐在水中发生共沉淀反应，加入掺杂剂制得前驱体；将前驱体与包覆剂、氢氧化锂混合烧结得到高循环镍钴锰三元材料。相应的，本发明还提供了一种高循环的镍钴锰三元材料。本发明的高循环镍钴锰三元材料，采用了一次掺杂、二次包覆的工艺方法，减少了阳离子混排，降低了钴锰的溶出，有效改善了三元材料的循环性能及安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料领域，尤其涉及一种高循环镍钴锰三元材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解质组成；其中，正极材料是锂离子电池的重要促成部分，同时也是决定锂离子电池性能的最关键因素。

目前锂离子电池的正极材料主要由钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料等。其中，钴酸锂具有放电平稳、容量大、比能量高的特点，其循环性能好，寿命长，但是钴酸锂价格昂贵。锰酸锂成本较低、安全性良好，但其循环性能，尤其是高温循环性能差，储存性差。因此，研究开发电性能与钴酸锂相近，且价格便宜的锂电池正极材料是锂电池发展中最主要的问题。

镍钴锰酸锂三元材料(NCM)具有电压平台高、可逆比容量大、结构稳定、安全性能好等优点，同时其价格便宜；是新型锂离子电池正极材料的较优选择。但是，镍钴锰酸锂三元材料在实际应用过程中也存在着一定的缺点，如首次库伦效率低、安全性能差、循环性能较差，成分与形貌难以控制、振实密度低等。一种提高其性能的方法是，提高镍钴锰酸锂中镍的含量，高镍电池具有较高的容量，但其安全性能与循环性能相对更差。

目前，人们常通过减少阳离子混排的模式来提高库伦效率以及稳定性。专利文献CN201510844880.5采用氧化铝对三元材料进行了包覆，同时采用纳米级原料，实现了产物成分均一，提升了三元材料的循环性能；但这种纳米级的原料成本较高，且其采用了两次烧结的固相掺杂工艺，混合均匀度一般。专利申请CN201610979031.5采用二氧化钛在三元材料表面包覆，降低了循环过程中镍和锰的溶出，优化了其循环性能，但这种处理方法要求在制备得到三元材料以后重新进行一次水解反应进行包覆，其工艺流程复杂，不利于推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种高循环镍钴锰三元材料，其具有高容量、高循环性能、更强的稳定性和安全性。

本发明要解决的技术问题还在于，提供一种上述高循环镍钴锰三元材料的制备方法，其制备工艺简单，制备得到的三元材料呈球形，振实密度高。

为了解决上述技术问题，达到相应的技术效果，本发明提供了一种高循环镍钴锰三元材料制备方法，包括：

(1)将可溶性镍盐、钴盐和锰盐溶于水制得溶液A；将沉淀剂溶于水制得溶液B；将络合剂溶于水制得溶液C；

(2)将溶液A、B、C按照重量比例同时加入反应釜反应；

(3)反应结束后，在混合溶液中加入掺杂剂，经搅拌、过滤、洗涤、烘干后得到前驱体；

(4)将前驱体、包覆剂与氢氧化锂按照比例混合；

(5)将混合均匀的材料进行烧结；

所述镍钴锰三元材料的化学式为：LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂，其中(1-x-y)≤0.9，x＞0，y＞0。

作为上述技术方案的改进，所述掺杂剂为氯化铝、醋酸铝、氧化铝、硫酸铝和硝酸铝中的一种或组合；

所述包覆剂为二氧化钛，钛酸四乙酯和钛酸四丁酯中的一种或组合。

作为上述技术方案的改进，所述掺杂剂为氧化铝，其加入比例为混合溶液质量的0.4％-1％。