[发明专利]一种掺杂型镍钴锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种掺杂型镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种重要的储能设备已广泛应用于手机电脑等电子产品。传统的锂离子电池主要选用钴酸锂作为正极材料，但由于钴酸锂价格昂贵，能量密度较低等原因，因此迫切需要寻找一种高能量密度的正极材料。目前研究较多的正极材料主要有层状结构的三元正极材料，富锂锰基材料，锰酸锂以及磷酸铁锂等，其中，镍钴锰酸锂三元正极材料由于其高的能量密度受到了人们的青睐，特别是高镍基的三元材料，其比容量可达到200 mAh/g。该镍钴锰酸锂的化学式为Li(Ni_aCo_bMn_1-a-b)_1-xNb_xO₂，其中0≤x≤0.1, 0.3 ≤ a ≤0.8,0.05 ≤ b ≤ 0.4。但是镍钴锰酸锂正极材料面临结构稳定性差，高电压循环过程中容量快速衰减等问题，因而限制了其在商业中的应用。针对于镍钴锰酸锂材料所面临的问题，目前主要有两种办法进行改进，即离子掺杂和表面包覆。离子掺杂作为一种有效的手段可以提高主体材料的结构稳定性，特别是在高电压下，少量的惰性离子掺杂可以起到稳定镍钴锰酸锂材料层状结构的目的，因而可以提高此类材料在高电压下的循环稳定性。传统的离子掺杂往往通过溶胶凝胶或者共沉淀的方法实现，这两种方法操作繁琐，价格昂贵，因此开发一种操作简单，价格低廉的掺杂方法具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掺杂型镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，以解决材料在高电压下循环稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种掺杂型镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将镍钴锰前驱体，铌源和锂盐在行星式球磨机中球磨混合；

（2）将所得的混合物在马弗炉中预烧；

（3）将预烧后的材料在行星式球磨机中二次球磨混合；

（4）所得的混合物在高温管式气氛炉中煅烧得到最终产品。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，所述的镍钴锰前驱体，铌源，锂盐的摩尔比为1.0: 0.002-0.1: 0.5-1.1。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，所述镍钴锰前驱体选自Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3(OH)₂，Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂，Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂，Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15(OH)₂，Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂，Ni_1/3Co_1/3Mn_1/3CO₃，Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3CO₃，Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2CO₃，Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15CO₃，Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1 CO₃，中的一种或几种。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，所述铌源选自氧化铌，草酸铌，铌酸铵草酸盐水合物中的一种或几种。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，所述锂盐选自氢氧化锂，碳酸锂，硝酸锂，醋酸锂中的一种或几种。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，所述球磨转速为80-200 r/min。

作为上述技术方案的优选，步骤（1）中，所述球磨时间为1-6小时。

作为上述技术方案的优选，步骤（2）中，所述预烧温度为300-800℃。

作为上述技术方案的优选，步骤（2）中，所述预烧时间为1-10小时。