[发明专利]一种高电压镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镍钴锰酸锂正极材料前驱体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)配制含镍、钴、锰及M元素的可溶性的混合盐溶液，所述M元素为Ho、Tm、Yb、Lu中的至少一种；(2)将氟盐溶液、沉淀剂、络合剂及步骤(1)得到的混合盐溶液与碱性底液混合进行反应，得到混合液；(3)将步骤(2)得到的混合液进行固液分离，得到固体产物即为所述镍钴锰酸锂正极材料前驱体。通过该制备方法制备得到的镍钴锰酸锂正极材料前驱体制备得到的高电压镍钴锰酸锂正极材料在高电压下具有较好的电化学性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，特别涉及一种高电压镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高比能量、长寿命、无记忆效应、自放电小等特性，已经广泛应用于各种便携式电子产品，并在混合动力汽车和纯电动汽车等领域有潜在的应用市场。当前商用的锂电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元正极材料等。三元正极材料具有能量密度高和循环性能好等优点，逐步取代磷酸铁锂在动力和数码领域的应用。伴随着国家对动力电池能量密度的要求的提高到300Wh/Kg以上，极大促进了高电压正极材料的研发进度。

为了进一步提高三元正极材料的容量，提高其工作电压是一种有效的方法，目前市场上大规模使用高电压正极材料包括单晶三元正极材料和团聚态三元正极材料。但三元正极材料在高电压下发生不可逆相变，导致电极/电解液的界面反应的增加，增大三元正极材料的腐蚀和过渡金属离子的溶出，其层状结构被破坏，导致其容量衰减很快，循环性能下降。因此，现有的高电压正极材料在高电压下的电化学性能有待进一步提高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高电压镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法和应用，该高电压镍钴锰酸锂正极材料在高电压下具有较好的电化学性能，其0.1C放电容量在185.7mAh/g以上，其100次循环后放电比容量在169.7mAh/g以上，循环保持率在90.1％以上。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种镍钴锰酸锂正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制含镍、钴、锰及M元素的可溶性的混合盐溶液，所述M元素为Ho、Tm、Yb、Lu中的至少一种；

(2)将氟盐溶液、沉淀剂、络合剂及步骤(1)得到的混合盐溶液与碱性底液混合进行反应，得到混合液；

(3)将步骤(2)得到的混合液进行固液分离，得到固体产物即为所述镍钴锰酸锂正极材料前驱体。

优选的，所述混合盐溶液中金属离子总浓度为0.5-2.0mol/L。

进一步优选的，所述混合盐溶液中金属离子总浓度为1.0-2.0mol/L。

优选的，所述氟盐溶液的浓度为0.005-2.0mol/L。

进一步优选的，所述氟盐溶液的浓度为0.01-1.0mol/L。

优选的，所述沉淀剂为氢氧化钠溶液及氢氧化钾溶液中的至少一种。

优选的，所述沉淀剂的浓度为1.0-20.0mol/L。

进一步优选的，所述沉淀剂的浓度为4.0-10.0mol/L。

优选的，所述络合剂为氨水。

优选的，所述氨水的浓度为1.0-15.0mol/L。

进一步优选的，所述氨水的浓度为6.0-12.0mol/L。

优选的，所述碱性底液为氢氧化钠和氨水的混合液，所述碱性底液的pH值为10.8-11.5，其中所述氨水浓度为2.0-10.0g/L。