[发明专利]一种镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法

说明书

一种双包覆掺杂改性的高性能镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法，材料包括Li(Ni_aCo_bMn_c)_1‑xM_xO₂和附着在其表面的双包覆层；所述的双包覆层里层为R_yO，外层为Al₂O₃；所述的锂、镍、钴、锰、掺杂元素M的摩尔比为1.02～1.12:a:b:c：0～0.12，其中a≥0.5，a+b+c＝1；本发明通过附着在Li(Ni_aCo_bMn_c)_1‑xM_xO₂表面的双包覆层提高了电性能中的倍率性能和循环性能；制备方法为Ti掺杂镍钴锰三元材料前驱体的合成、Ti掺杂样品的制备、双包覆样品的制备；本发明材料能量密度高，倍率性能良好，同时显著改善了电池的常温循环性能的优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池三元正极材料(NCM)自被发现以来，就因其具有较高的容量(理论容量高达270mAh/g)、优良的安全性能、低廉的价格优势等因素而得到了研究者的广泛关注。然而，镍钴锰三元材料普遍存在着以下几个问题：①阳离子易于混排，导致锂析出；②倍率性能较钴酸锂等材料稍差，循环性能有待提升；③其与电解质兼容性较差等。目前解决这些问题的主要方法是掺杂改性和表面包覆。而仅利用掺杂对镍钴锰三元材料进行改性却存在着一定的缺陷，一是非活性物质元素掺杂会导致电池容量损失，二是电池在充放电过程中活性颗粒与电解液接触，表面发生氧化物侵蚀，造成过渡金属离子溶解，形成表面结构塌陷，循环性能变差，并未从根本上解决与电解液相匹配的问题。而仅利用表面包覆对镍钴锰三元材料进行修饰虽然可以有效缓解金属离子的溶出，减少HF对活性物质的腐蚀，改善电池循环性能，但对电池容量的提升没有任何作用。对此，如何发挥掺杂改性和表面包覆这两者的协同作用，使应用镍钴锰三元材料后在提升电池能量密度的同时，又具备优异的倍率性能和良好的循环性能，是目前锂电行业正极材料研究的热点问题。因此，如何选择有效的掺杂和包覆材料，制备出性能优良的镍钴锰三元材料，成为解决以上各种问题的瓶颈。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种镍钴锰酸锂三元正极材料及其的制备方法，可制造出具有高容量、高循环保持率、倍率性能良好的镍钴锰三元材料。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种镍钴锰酸锂三元正极材料，包括Li(Ni_aCo_bMn_c)_1-xM_xO₂和附着在其表面的双包覆层；所述的双包覆层里层为R_yO，外层为 Al₂O₃；所述的锂、镍、钴、锰、掺杂元素M的摩尔比为 1.02～1.12:a:b:c：0～0.12，其中a≥0.5，a+b+c＝1。

所述的包覆层的里层R_yO厚度为0.01-50nm，包覆层里层占Li (Ni_aCo_bMn_c)_1-xM_xO₂和附着在其表面的双包覆层总质量分数的 0.01％～10％，优选0.05％～5％。

所述的包覆层的里层R_yO为WO₃、Y₂O₃、La₂O₃中的一种。