[发明专利]高电压型锂离子电池用镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高电压型锂离子电池用镍钴锰酸锂正极材料，所述镍钴锰酸锂的化学式为Li(Ni_xCo_yMn_1‑x‑y)_1‑a‑bLa_aAl_bO₂，其中0≤a≤0.05、0≤b≤0.1、0.3≤x≤0.8、0.05≤y≤0.4；将镍钴锰前驱体、镧源、铝源、锂盐在卧式球磨机中球磨混合，然后在马氟炉中预烧处理，再在卧式球磨机中二次球磨混合，最后在高温管式炉中进行烧结得到最终产物，即用作正极材料的镍钴锰酸锂。本发明对镍钴锰酸锂正极材料进行La和Al共掺杂，不仅可以增大晶面间距以促进Li⁺迁移，提升高电压下晶体结构脱锂态的稳定性，而且有效减轻晶格体积和应力膨胀，在高电压下容量高和循环性能优异的特点，有效抑制了镍钴锰酸锂正极材料在高电压下无序‑有序相变，以解决材料在高电压下循环中容量衰减快的问题，从而延长锂离子电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料及其制备方法，特别是一种高电压型锂离子电池用正极材料及其制备方法。

背景技术

正极材料作为锂离子电池的关键组成之一，其性能在很大程度上决定了锂离子电池的性能。目前，随着市场对高能量密度电池体系的要求越来越高，正极材料的比容量已经成为制约锂离子电池发展的主要限制因素之一，因此开发高比容量的锂离子电池正极材料，对发展和改进锂离子电池具有深远的意义。

目前主流的锂离子电池正极材料有钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂等。但由于钴酸锂的高成本和安全性差，锰酸锂的高温循环与储存性能差，磷酸亚铁锂存在比容量较低和低温性能差等因素，这些正极材料的应用领域受到了限制，例如钴酸锂主要应用于消费类电子领域，如手机、电脑、移动电源等电子产品。镍钴锰酸锂正极材料由于Ni、Co、Mn三元素的协调效应，使其在能量密度、循环性能、安全性能及成本等综合性能方面具有优势，受到了人们的青睐。但是镍钴锰酸锂正极材料面临着高电压循环中容量衰减快、结构稳定性差等问题，因而限制了其在高电压正极材料中的应用。针对于镍钴锰酸锂所面临的问题，目前主要的改善方法是体相掺杂和表相包覆。体相掺杂作为一种有效的方法可以提升主体材料的结构稳定性，尤其是在高电压下，因此选择怎样的特定元素、如何进行掺杂，对提升主体材料的结构稳定性有很大的研究空间。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于高电压型锂离子电池的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，以改善镍钴锰酸锂正极材料在高电压循环中容量衰减快、结构稳定性差的现象。

技术方案：一种高电压型锂离子电池用镍钴锰酸锂正极材料，所述镍钴锰酸锂的化学式为Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)_1-a-bLa_aAl_bO₂，其中0≤a≤0.05、0≤b≤0.1、0.3≤x≤0.8、0.05≤y≤0.4。

一种上述的高电压型锂离子电池用镍钴锰酸锂正极材料制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将镍钴锰前驱体、镧源、铝源、锂盐在卧式球磨机中球磨混合；

步骤二：将步骤一所得的混合物在马氟炉中预烧处理；

步骤三：将步骤二所得的材料在卧式球磨机中二次球磨混合；

步骤四：将步骤三所得的混合物在高温管式炉中进行烧结得到最终产物，即用作正极材料的镍钴锰酸锂。

进一步的，步骤一中，所述镍钴锰前驱体、镧源、铝源、锂盐按摩尔比1.0∶(0.001～0.005)∶(0.001～0.005)∶(0.6～1.1)配比。