[发明专利]一种复合三元正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种复合三元正极材料及其制备方法和锂离子电池。该复合三元正极材料的制备包括：1)将前驱体和锂源混合均匀，于500‑900℃保温5‑20h，得到预烧产物；2)将预烧产物与助剂混合均匀，于700‑1000℃保温5‑20h，得三元材料；3)将步骤2)制得的三元材料进行氧化物包覆处理，即得。本发明提供的复合三元正极材料的制备方法，先通过低温预烧形成层状结构三元材料，起到固定锂源，减少高温烧结锂损失严重的问题；再通过加入助剂烧结，起到降低烧结温度、晶体重塑的作用，制备具有高电压、单晶形貌的三元材料；最后通过氧化物包覆处理，改善材料在高电压下的界面稳定性。

技术领域

本发明属于三元正极材料领域，具体涉及一种复合三元正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有电压高、自放电小、开路电压高、比能量高、循环寿命长、无记忆效应、对环境污染小等优点，被广泛用于3C、电动车电源、储能电源等领域。锂离子电池产业链中的核心环节是电池材料的制造，锂离子电池性能的优劣很大程度上决定于正极材料的性能。在市场对能量密度要求越来越高的当前，三元材料成为正极材料研究的热点之一。

当前提高三元正极材料克容量的途径有两种：提高镍含量，提高电压。两种方法各有利弊，结合行业技术水平状况，提高电压技术壁垒较低，更容易产业化。但常规二次球形貌的材料不具备高电压优势，因为高电压下，电解液与材料的副反应较常规电压下剧烈，而常规二次球形貌的材料不仅容易压碎，而且在多次循环后，内部容易产生新的界面，从而加剧副反应的发生，影响电池寿命。

公告号为CN103700825B的中国专利公开了一种Li(Ni_0.4Co_0.2Mn_0.4)O₂锂电池正极材料掺杂包覆方法，其是采用氢氧化物共沉淀法制备三元前驱体(Ni_0.4Co_0.2Mn_0.4)(OH)₂，之后将三元前驱体、电池级碳酸锂、V₂O₅混合并进行一次烧结，一次烧结后粉碎过筛并在三维锥混机中混合，然后进行二次烧结，二次烧结后的物料和LiF混合，再进行三次烧结，三次烧结后粉碎过筛，然后用氧化铝包覆改性，得到最终产品。该三元正极材料的烧结时间长，容易造成锂损失及元素分布的不均匀，不利于制备具有高电压特性和优良循环寿命的三元正极材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合三元正极材料的制备方法，以解决现有三元正极材料的放电平台电压较低的问题。

本发明的第二个目的在于提供上述制备方法制得的复合三元正极材料，以解决现有三元正极材料的放电平台电压较低的问题。

本发明的第三个目的在于提供使用上述复合三元正极材料的锂离子电池，以解决现有锂离子电池的放电平台电压低的问题。

为实现上述目的，本发明的复合三元正极材料的制备方法所采用的技术方案是：

一种复合三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将前驱体和锂源混合均匀，于500-900℃保温5-20h，得到预烧产物；所述前驱体的化学式为Ni_xCo_yD_(1-x-y)(OH)₂，其中0.30≤x≤0.90，0.05≤y≤0.30，D为Mn、Al元素的一种或两种；