[发明专利]一种氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本发明公开了一种氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池。一种氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料的制备方法,包括以下步骤：将三元前驱体Ni_0.90Co_0.05Mn_0.05(OH)₂与锂盐、氟盐研磨混合均匀，在氧气气氛下，在400‑600℃一次煅烧4‑6h，650℃‑740℃二次煅烧12‑16h，冷却、研磨、筛分后，得到氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料。本发明提出的方法制备得到的正极材料粒度均匀，结晶度高，具有比容量高，循环性能好的优点。

技术领域:

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术:

高镍层状正极材料因其容量大、成本低而受到广泛关注，但该材料在实际应用中仍然受到结构相变以及微裂纹等问题困扰，目前主要通过体相掺杂和表面包覆对材料进行改性，抑制材料在充放电过程中晶格畸变的产生以及微裂纹的形成，从而提高材料的循环稳定性以及高倍率放电性能。F-具有比O^2-更高的电子亲和能电子亲和势，可以对过渡金属离子提供更强的吸引力，构建更稳定的金属-F键，从而增强结构的稳定性。在连续循环过程中，适量F离子的引入使材料晶格中的金属-O键被更强的金属-F键所取代，从而有效地稳定了材料的主体结构，保持了材料的结构完整性，并有效地防止了HF的侵蚀，抑制了材料极化度的增加，从而提高电池的循环稳定性。

CN110862108A公开的一种通过氟掺杂改性提高高镍三元正极材料电化学性能的方法，该方法通过尿素水热法将氟掺杂入前驱体后，结合高温固相制备出了氟掺杂的高镍三元正极材料。通过该方法所制备的材料的循环稳定性有效提升，但该方法调控合成相关条件较多，适用于实验过程探究，并不适用于工业化应用。

CN106602015A公开的一种氟掺杂的镍钴锰系三元正极材料的制备方法及制得的材料，该方法通过熔盐法制备氟掺杂的镍钴锰系三元正极材料，通过该方法制备的材料平均粒径较均匀，循环稳定性有一定提升，但该方法工艺复杂，并不适用于工业化应用。

CN113690399A公开了一种阴阳离子共掺杂和表面双包覆的高镍单晶三元材料及其制备方法，制备方法为：将高镍三元前驱体、锂源、金属氟化物和含锆化合物按比例混合均匀，得到混合物；将得到的混合物在氧气气氛中先低温预烧再高温煅烧，得到阴阳离子共掺杂的高镍单晶三元材料基体；将得到的阴阳离子共掺杂的高镍单晶三元材料基体经过破碎、过筛得到单晶颗粒分散均匀的阴阳离子共掺杂的高镍单晶三元材料基体；将得到的单晶颗粒分散均匀的阴阳离子共掺杂的高镍单晶三元材料基体和含硼化合物、含钨化合物混合均匀，在氧气条件下进行煅烧，得到阴阳离子共掺杂和表面双包覆的高镍单晶三元材料。但该方法制备高镍单晶三元材料所需烧结温度较高，且煅烧工艺复杂，不适用于工业化应用。

因此，为了保证掺杂效果，开发一种简单的三元正极材料的掺杂方法势在必行。

发明内容：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提出一种氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料及其制备方法，提升材料的电化学性能，提高放电比容量、首次充放电效率和循环稳定性。

本发明还公开了一种锂离子电池，用氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料作为正极材料，提高放电比容量、首次充放电效率和循环稳定性。

本发明公开了一种氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料的制备方法,包括以下步骤：将三元前驱体Ni_0.90Co_0.05Mn_0.05(OH)₂与锂盐、氟盐研磨混合均匀，在氧气气氛下，在400-600℃一次煅烧4-6h，650℃-740℃二次煅烧12-16h，冷却、研磨、筛分后，得到氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料；

氟掺杂高镍三元锂离子电池正极材料中n(Li):n(Ni+Co+Mn):n(O+F)＝1-1.1:1:2。