[发明专利]双层包覆改性高镍无钴单晶三元正极材料及其制备方法

说明书

双层包覆改性高镍无钴单晶三元正极材料及其制备方法，该正极材料的化学式为LiNi_xMn_yW_zO₂@TMO₂@C，式中：0.9≤x1，0y≤0.06，0z≤0.04，x+y+z＝1，TMO₂为Al，Mg，Cu和Ti的氧化物中的一种或几种。其制备方法包括下列步骤：(1)将镍源、锰源、钨源、NaOH溶液和氨水溶液进行共沉淀反应，得前驱体；(2)将所述前驱体与锂源混合均匀，进行煅烧，得三元正极材料；(3)将TM源与无钴三元正极材料混合，煅烧，得单层包覆三元正极材料；(4)将所述单层包覆三元正极材料与碳源混合，煅烧，即成。本发明双层包覆改性高镍无钴单晶三元正极材料电化学性能好，其制备方法简单，生产成本低。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料及其制备方法，尤其是涉及双层包覆改性高镍无钴单晶三元正极材料及其制备方法。

背景技术

在高速发展的新能源汽车领域及手机、笔记本等电子产品领域，锂离子电池发挥了重要的作用。正极材料作为锂离子电池的关键材料之一，其直接影响着锂离子电池的电化学性能，如充放电容量、循环性能、倍率性能和热稳定性等。随着对锂离子电池能量密度的要求的不断提高和含Co资源的价格上涨，锂离子电池含Co正极材料的发展受到了阻碍，进而促使人们将目光聚焦到锂离子电池高镍正极材料上。但是，目前，市场上常用的高镍材料存在结构不稳定，容量保持率低，循环稳定性差等问题，并且仍然还有钴元素，生产成本较高。

CN107516731A公开了一种改性锂离子电池正极材料及其制备方法，其中改性锂离子电池正极材料包括正极材料内核及包覆于正极材料内核表面的复合包覆层，所述复合包覆层由含有Li_0.5La_0.5TiO₃的第一包覆层和含有LiTaO₃的第二包覆层组成，所述正极材料内核结构式为Li_1±εNi_xCo_yMn_zM_1-x-y-zO₂，其中，-0.1＜ε＜0.1，0＜x，y，z＜1，M为Mg、Sr、Ba、Al、In、Ti、V、Mn、Co、Ni、Y、Zr、Nb、Mo、W、La、Ce、Nd、Sm等元素中的一种。但该方法所得正极材料仍含有钴元素，且还有La元素，生产成本高。

CN108682843A公开了一种岩盐型锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将锂源、高价态锰源、低价态锰源经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧，随炉冷却研磨得到LiMnO₂前驱体；(2)将步骤(1)中得到的LiMnO₂前驱体与过氧化锂经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧并退火处理，随炉冷却即得到上述岩盐型锂离子电池正极材料Li₄Mn₂O₅。该方法所得正极材料虽然不含钴元素，但是该正极材料电化学性能欠佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种制备方法简单，生产成本低，电化学性能好的双层包覆改性高镍无钴单晶三元正极材料。

本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种操作简便的双层包覆改性高镍无钴单晶三元正极材料的制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，双层包覆改性高镍无钴单晶三元正极材料，其化学式为LiNi_xMn_yW_zO₂@TMO@C，式中：0.9≤x1，0y≤0.06，0z≤0.04，x+y+z=1，TMO为Al，Mg，Cu和Ti的氧化物中的一种或几种。

本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是，双层包覆改性高镍无钴单晶三元正极材料的制备方法，包括下列步骤：