[发明专利]一种钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：将可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性铝盐按金属摩尔比溶解在水中，得到溶液A；将可溶性铊源加入溶液A中混合均匀，得到溶液B；将碱液、络合剂并流加入溶液B中，控制pH为10～12，保温反应，随后经固液分离、水洗、干燥，得到铊掺杂镍钴铝前驱体；将氢氧化锂溶解在水中，加入钨源并混合均匀，随后加入铊掺杂镍钴铝前驱体，混合均匀得到浆料C，然后蒸发结晶，得到结晶产物；将结晶产物进行烧结，得到钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料。本发明通过向镍钴铝正极材料掺杂铊、钨，以此细化正极材料的一次颗粒，提高材料的倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料及其制备方法。

背景技术

氧化镍钴铝锂三元锂离子电池正极材料因其具有理论比容量高、稳定性好、对环境友好等优势而成为一种非常有前景的三元正极材料。但由于镍含量较高，更容易造成阳离子混排、相变导致热稳定性降低、材料表面具有高的反应活性并且容易在材料表面产生为裂纹，致使材料倍率性能随之降低，严重制约了其商业化应用。

因此，如何提高氧化镍钴铝锂三元锂离子电池正极材料的倍率性能是业内亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料及其制备方法，用以解决现有技术中现有的镍钴铝三元正极材料倍率性能较差的技术问题。

本发明的第一方面提供一种钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

将可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性铝盐按金属摩尔比溶解在水中，得到溶液A；

将可溶性铊源加入上述溶液A中混合均匀，得到溶液B；铊的摩尔量为镍、钴、铝离子总摩尔量的0.03％～0.05％；

将碱液、络合剂并流加入上述溶液B中，控制pH为10～12，保温反应，随后经固液分离、水洗、干燥，得到铊掺杂镍钴铝前驱体；

将氢氧化锂溶解在水中，加入钨源并混合均匀，随后加入上述铊掺杂镍钴铝前驱体，混合均匀得到浆料C，然后蒸发结晶，得到结晶产物；钨的摩尔量为铊掺杂镍钴铝前驱体中的镍、钴、铝离子总摩尔量的0.1％～0.3％；

将上述结晶产物进行烧结，得到钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料。

本发明的第二方面提供了一种钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料，该钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料通过本发明第一方面提供的钨铊共掺杂镍钴铝三元正极材料的制备方法得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过向氧化镍钴铝锂三元前驱体中掺入适量的铊，改变了材料的表面能以产生细长的结构，同时阻碍了颗粒的粗化，允许在锂化温度窗口内优化颗粒尺寸。进一步掺杂适量钨离子后，由于W⁶⁺的离子半径要比Al³⁺的略大，掺入晶胞中的的W⁶⁺会使晶体层间距增大，对应的晶格参数c略微增大，进一步使一次颗粒细化，增大三元正极材料的比表面积，这有利于电解液的充分浸润，加快电化学反应过程中的锂离子传导，提高电池的倍率性能。

附图说明

图1是本发明实施例1和对比例1～3所得镍钴铝三元正极材料的SEM图；图中由(a)～(d)依次为实施例1和对比例1～3所得镍钴铝三元正极材料；

图2是本发明实施例1和对比例1～3所得镍钴铝三元正极材料的在不同倍率下的倍率性能；

图3是本发明实施例1和对比例4～5所得镍钴铝三元正极材料的在不同倍率下的倍率性能。

具体实施方式