[发明专利]一种长贮存正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种长贮存正极材料及其制备方法。该种材料是由核壳结构前驱体制得核壳结构正极材料，再对核壳结构正极材料进行表面包覆硅源形成；核壳结构前驱体从核体到壳层Ni含量降低，Al含量升高；核壳结构正极材料分子式为LiNi_XCo_YAl_ZO₂，其中，X+Y+Z＝1，且从核体到壳层Ni含量降低，Al含量升高；所述硅源选自正硅酸乙酯。通过调节核体和壳层主要元素浓度梯度，实现核壳结构前驱体的制备，在此基础上进行高温烧结，完成核壳结构正极材料的制备，再采用醇解法完成二氧化硅包覆。在保证高容量的同时，抑制电极与电解液间的反应，提升材料界面稳定性，改善材料的高温长贮存性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种长贮存正极材料及其制备方法。

背景技术

对于高镍正极材料而言，增加镍含量可以提高材料比容量，从而更好的满足当前电能源系统对正极材料能量密度日益增长的严苛要求。此外，在三元材料中，NCA材料的循环性能要优于NCM材料，NCA材料中的铝元素在抑制过渡金属元素析出和维持材料结构稳定性方面的作用要优于锰元素，且铝元素可以通过优先指向Al³⁺离子Jahn-Teller加长键的电子有序化来减少畸形效应引起的应变。因此，NCA材料可以说是目前锂离子电池正极材料研究的重点方向之一。但随着NCA材料的发展，仍存在一些难以解决的问题。如NCA材料中的Al是非活性元素，Al含量的上升会导致材料容量的下降；镍元素增高会使材料表面的Ni⁴⁺和电解液发生副反应导致材料表面不稳定；高温长贮存后，电极与电解液之间发生一些列反应，导致材料界面不稳定严重影响材料表面的电化学活性和表面结构稳定性等，极大的限制了高镍NCA材料在高温环境下的发展和应用。

为了解决这些问题，目前主要采用前驱体组分、结构设计和正极材料掺杂、包覆改性技术等来提升材料比容量、表面电化学活性及结构稳定性等，但材料在高温环境下长贮存后电性能指标仍不乐观。

基于上述问题，急需开发一种长贮存正极材料，提升材料界面稳定性，从而提升材料高温长贮存性能。该方法工艺简单，成本低廉，可实现长贮存正极材料的制备。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供了一种长贮存正极材料及其制备方法，通过调节核体和壳层主要元素浓度梯度，实现核壳结构前驱体的制备，在此基础上进行高温烧结，完成核壳结构正极材料的制备，再采用醇解法完成二氧化硅包覆。在保证高容量的同时，抑制电极与电解液间的反应，提升材料界面稳定性，改善材料的高温长贮存性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种长贮存正极材料，该种材料是由核壳结构前驱体制得核壳结构正极材料，再对核壳结构正极材料进行表面包覆硅源形成；

所述核壳结构前驱体从核体到壳层Ni含量降低，Al含量升高；

所述核壳结构正极材料分子式为LiNi_XCo_YAl_ZO₂，其中，X+Y+Z＝1，且从核体到壳层Ni含量降低，Al含量升高；

所述硅源选自正硅酸乙酯。

进一步，上述长贮存正极材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将镍源、钴源和铝源按一定摩尔比配置成一定浓度的溶液，控制混合液流速为20～50ml/min加入到反应釜中，反应釜中为氮气环境；所述镍源、钴源、铝源的摩尔比为X:Y:Z，X+Y+Z＝1；