[发明专利]一种核-壳结构的富锂三元正极材料颗粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种核‑壳结构的富锂三元正极材料颗粒及其制备方法和应用。本发明的核‑壳结构的富锂三元正极材料颗粒中的内核为钠表面掺杂的镍钴锰酸锂颗粒，壳层为磷酸盐包覆层，钠表面掺杂的镍钴锰酸锂颗粒的化学式为Lisubgt;1.2‑x/subgt;Nasubgt;x/subgt;Nisubgt;0.2/subgt;Cosubgt;0.08/subgt;Mnsubgt;0.52/subgt;Osubgt;2/subgt;，式中，0x0.05。本发明的核‑壳结构的富锂三元正极材料颗粒的制备方法包括以下步骤：1)含镍钴锰的前驱体的制备；2)镍钴锰酸锂颗粒的制备；3)镍钴锰酸锂颗粒的表面钠掺杂和磷酸盐包覆。本发明的核‑壳结构的富锂三元正极材料颗粒作为正极材料制成的锂离子电池的循环稳定性优异、电压稳定性能优异，适合进行工业化大规模应用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种核-壳结构的富锂三元正极材料颗粒及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具有重量轻、寿命长、对环境友好等优点，近年来在电动车和新能源汽车领域得到了广泛应用。然而，目前商业化大规模应用的锂离子电池正极材料LiCoO₂、LiFePO₄、高镍三元LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1，NCM)等普遍存在容量低、成本高、安全性差等问题，已经无法满足日益增长的实际应用要求。

富锂三元正极材料具有容量高、能量密度大、成本低等优点，有望取代现有的锂离子电池正极材料，受到了各界的广泛关注。然而，富锂三元正极材料目前还存在制成的锂离子电池的循环稳定性差、电压衰减严重等亟待解决的问题，尚难以实现大规模商业化应用。

因此，开发一种制成的锂离子电池的循环稳定性优异、电压稳定性优异的富锂三元正极材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核-壳结构的富锂三元正极材料颗粒及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种核-壳结构的富锂三元正极材料颗粒，内核为钠表面掺杂的镍钴锰酸锂颗粒，壳层为磷酸盐包覆层；所述钠表面掺杂的镍钴锰酸锂颗粒的化学式为Li_1.2-xNa_xNi_0.2Co_0.08Mn_0.52O₂，式中，0x0.05。

优选的，所述磷酸盐包覆层包含磷酸锂、磷酸钠锂中的至少一种。

优选的，所述核-壳结构的富锂三元正极材料颗粒的粒径为300nm～800nm。

优选的，所述壳层的厚度为1nm～3nm。

一种如上所述的核-壳结构的富锂三元正极材料颗粒的制备方法包括以下步骤：

1)将镍源、钴源和锰源溶于水，再加入沉淀剂进行反应，再分离出固体产物，得到前驱体；

2)将前驱体和锂源混合进行研磨，再经过预烧和烧结，得到镍钴锰酸锂颗粒；

3)将镍钴锰酸锂颗粒和钠的磷酸盐混合进行研磨，再置于保护气氛中进行煅烧，即得核

-壳结构的富锂三元正极材料颗粒。

优选的，步骤1)所述镍源为乙酸镍、草酸镍、硝酸镍中的至少一种。

优选的，步骤1)所述钴源为乙酸钴、草酸钴、硝酸钴中的至少一种。

优选的，步骤1)所述锰源为乙酸锰、草酸锰、硝酸锰中的至少一种。

优选的，步骤1)所述沉淀剂为碳酸钠、草酸钠中的至少一种。