[发明专利]一种掺杂的镍钴铝三元锂离子电池正极材料、制备方法及用途

说明书

本发明提供一种掺杂的镍钴铝三元锂离子电池正极材料、制备方法及用途，该材料的化学式为(Li_aNi_1‑x‑yCo_xAl_y)_1‑bM_bO₂，x>0，y>0，1‑x‑y>0，1≤a≤1.1，0＜b≤0.01。该材料的制备方法是先将三元正极材料前驱体Ni_1‑x‑yCo_xAl_y(OH)_2+y烧结；然后将烧结所得物加入锂源、掺杂材料进行烧结；最后进行第三次烧结，得到目标产物。本发明制备方法合成的掺杂的镍钴铝三元锂离子电池正极材料具有优良的循环性能。本发明的制备方法包括三次烧结步骤，工艺简单，过程可控，易于工业化量产。

技术领域

本发明涉及电极材料领域，具体涉及一种掺杂的镍钴铝三元锂离子电池正极材料、制备方法及用途。

背景技术

镍钴铝三元锂离子电池正极材料具有高能量密度、低温性能好、热稳定性好、成本低以及对环境毒性小等特点，是动力锂离子电池领域最具市场发展前景的正极材料之一。但是由于镍钴铝三元锂离子电池正极材料在宽的电压范围内会与有机电解质发生强烈的副反应，增加电池在充放电过程中的阻抗，降低材料的循环稳定性。

镍钴铝三元锂离子电池正极材料表面的游离锂，即氧化锂、氢氧化锂及碳酸锂为碱性物质，在正极材料配置过程中，镍钴铝三元锂离子电池正极材料表面的碱性物质对正极胶液中粘结剂的攻击，导致粘结剂形成双键，产生胶粘，引起浆料果冻，降低涂布效果，影响电芯性能。

因此，如何得提高镍钴铝三元锂离子电池正极材料循环稳定性，降低镍钴铝三元锂离子电池正极材料表面残碱量，成为业内亟待解决的问题之一。

发明内容

本方明的目的在于提供一种循环性能优良的掺杂的镍钴铝三元锂离子电池正极材料及其制备方法，提高镍钴铝三元锂离子电池正极材料循环稳定性，降低镍钴铝三元锂离子电池正极材料表面残碱量，提高电芯性能；并提供使用该正极材料的锂离子电池及该正极材料的用途。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种掺杂的镍钴铝三元锂离子电池正极材料，所述掺杂的镍钴铝三元锂离子电池正极材料的化学式如式 (I)所示：

(Li_aNi_1-x-yCo_xAl_y)_1-bM_bO₂ (I)

其中a、b、x、y为摩尔分数，x>0，y>0，1-x-y>0，1≤a≤1.1，

0＜b≤0.01；

M选自碱金属元素、碱土金属元素、第13族元素、第14族元素、过渡金族元素及稀土元素中的一种或多种。

作为优选，0.03≤x≤0.15，0.01≤y≤0.05，1≤a≤1.05，0＜b≤0.005。

作为优选，M是Ti，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.0007。

作为优选，M是Ti，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.0019。

作为优选，M是Al，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.016。

作为优选，M是Al，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.003。

作为优选，M是Mg，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.0017。

作为优选，M是Mg，x＝0.15，y＝0.035，a＝1.035，b＝0.0025。