[发明专利]一种改性7系三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性7系三元正极材料及其制备方法和应用，其制备方法主要步骤有：提供前驱体，所述前驱体为7系镍钴锰氢氧化物；将所述前驱体与锂源预混后，再加入纳米钒酸铋，混合均匀获得混合料；烧结所述混合料，获得7系镍钴锰酸锂正极材料；将所述7系镍钴锰酸锂正极材料、氢氧化亚钴和偏铝酸锂混合后，湿法包覆，煅烧，制得改性7系三元正极材料。通过该制备方法制得的改性7系三元正极材料的残留锂明显减少，具有优异的循环性能，同时改善了高温循环胀气的问题，使得由其制备的锂离子电池具有优异的综合性能。

技术领域

本发明属于高镍锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种改性7系三元正极材料的制备方法以及由该制备方法制得的改性7系三元正极材料，还涉及所述改性7系三元正极材料在制备锂离子电池中的应用。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高容量、循环寿命长，安全性能好等优点，目前主要应用在3C电子产品、电子烟、小动力产品和动力汽车里面。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和外包装组成的。其中正极材料是影响锂离子电池性能的关键因素。

现有的锂离子电池正极材料主要分为镍钴锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂。其中，镍钴锰酸锂是锂离子电池的关键三元正极材料，化学式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，层状镍钴锰酸锂以相对廉价的镍和锰取代了钴酸锂中三分之二以上的钴，成本方面优势非常明显，和其他锂离子电池正极材料锰酸锂、磷酸亚铁锂相比，镍钴锰酸锂材料在电化学性能和加工性能优异性能，使得镍钴锰酸锂材料成为新的电池材料而逐渐取代钴酸锂，成为新一代锂离子电池材料的宠儿。

但目前高镍材料存在残留锂高、高温循环胀气，倍率循环等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明有必要提供一种改性7系三元正极材料的制备方法，在制备过程中引入纳米钒酸铋烧结，同时后续利用氢氧化钴和偏铝酸锂同时进行包覆，使得得到的改性7系三元正极材料的残留锂明显减少，同时改善了高温循环胀气的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种改性7系三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

提供前驱体，所述前驱体为7系镍钴锰氢氧化物；

将所述前驱体与锂源预混后，再加入纳米钒酸铋，混合均匀获得混合料；

烧结所述混合料，获得7系镍钴锰酸锂正极材料；

将所述7系镍钴锰酸锂正极材料、氢氧化亚钴和偏铝酸锂混合后，湿法包覆，煅烧，制得改性7系三元正极材料。

进一步方案，所述前驱体的制备，具体为：将镍源、钴源、锰源和络合剂氨水混合均匀后，调整pH至7-13，搅拌沉淀反应，洗涤干燥后，制得7系镍钴锰氢氧化物。

进一步方案，所述前驱体和所述锂源按照摩尔比为1:(1.02-1.09)添加。

进一步方案，所述纳米钒酸铋的添加量为所述前驱体的0.6-1.2wt％。

进一步方案，所述烧结的工艺，具体为：在氧气气氛下，700℃-800℃保温5h-10h，再升温至850℃-945℃保温8h-12h。

进一步方案，所述氢氧化亚钴的质量分数为所述7系镍钴锰酸锂正极材料的0.6-1.5wt％；

所述偏铝酸锂的质量分数为所述7系镍钴锰酸锂正极材料的0.5-1.2wt％。

进一步方案，所述煅烧的工艺，具体为：通氧条件下，在850℃-930℃保温8h-12h。

进一步方案，所述改性7系三元正极材料的粒径在3-5μm。