[发明专利]一种W掺杂改性的高镍三元正极材料

说明书

本发明涉及一种W掺杂改性的高镍三元正极材料，属于化学储能电池领域。所述材料通过将镍钴锰氢氧化物前驱体、钨源和LiOH·H₂O的混合物研磨混合均匀，得到固体粉末，然后将固体粉末在氧气氛围下进行煅烧，冷却后得到。本发明中W的掺杂能够稳定材料结构，降低电荷转移阻抗，从而改善材料电化学性能，提高了材料容量保持率和倍率性能。所述合成方法简单，工艺及技术容易实现，可以大规模商业化应用。

本发明涉及一种W掺杂改性的高镍三元正极材料，属于化学储能电池领域。

背景技术

随着环境污染的加剧和石油资源的紧缺，人们越来越重视环境问题，我们迫切地去构建一个低碳环保型的社会。因此，近几年，电动车为主的新能源行业也快速的发展起来，但是要电动车全部的替换掉燃油车，我们需要提升电动车的续航里程、快速充电、安全性和寿命等，以此来达到其可以和燃油车抗衡的目的。目前，电动车用的都是锂离子电池，在众多的锂离子电池正极材料中，层状高镍三元正极材料Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y](0.6<x<1,0<y<1,0<1-x-y<1)相比于传统的LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂正极材料，其容量更高，循环性能较好，安全性也良好，而且其价格低廉，这使其成为极具发展前景的正极材料。

高镍三元正极材料的高容量也为其带来了很多问题，随着循环材料微裂缝的扩大，到最后材料结构的破碎；电解液和正极材料的反应，导致电池容量的不可逆损失以及结构的破坏；在高压放电下，阳离子混排，导致发生不可逆的相变等一系列问题。因此，通过设计正极材料形貌；给电解液添加添加剂来抑制副反应的发生；掺杂元素来改善正极材料电化学性能，通过掺杂可以拓宽锂离子扩散通道，抑制相变的产生，减少过渡金属的溶出；包覆也常被用来改善正极材料电化学性能，包覆层可有效抑制电解液和活性物质的副反应，增强电子导电率和离子导电率等优势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种W掺杂改性的高镍三元正极材料，通过在高镍三元正极材料的前驱体与锂盐进行混合的同时进行W的掺杂，从而实现W在高镍三元正极材料表层和内部的掺杂。明显有效的改善了材料的循环性能和倍率性能，尤其是高截止电压下高倍率下的电化学性能改善明显，并且提供了一条简单易操作可产业化的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种W掺杂改性的高镍三元正极材料，所述材料通过以下方法制备得到：

步骤(1)：将LiOH·H₂O加入研钵中干磨3-5min，将颗粒研磨成粉末之后，再加入镍钴锰氧化物前驱体和钨源混合均匀，干磨10-30min，再加入乙醇淹没镍钴锰氧化物前驱体和钨源的混合物，湿磨30-40min，以便混合的更加充分，得到固体粉末；

步骤(2)将固体粉末在氧气氛围下首先在455℃-550℃下预煅烧6-8小时，再升温至700℃-850℃下保温煅烧12-18小时，预煅烧和煅烧阶段升温速率分别独立为3-5℃/min，冷却后得到一种W掺杂改性的高镍三元正极材料；

其中，镍钴锰氢氧化物前驱体中镍、钴、锰的摩尔比为x：y：(1-x-y)， 0.6<x<1，0<y<1，0<1-x-y<1；

钨源和镍钴锰氧化物前驱体质量比的0.005-0.02:1。

优选的，步骤(1)中所述钨源为三氧化坞或偏钨酸铵。

优选的，步骤(1)中所述镍钴锰氢氧化物前驱体为Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂。

优选的，步骤(1)中所述钨源与镍钴锰氢氧化物前驱体的质量比为0.005:1。