[发明专利]NCMA核-NCM壳正极材料、制备方法和用途

说明书

本发明提供一种正极材料前驱体，所述正极材料前驱体为核壳结构，所述核的材料化学式为Ni_{1‑x‑y‑z}Co_xAl_yMn_z(OH)₂，所述壳的材料化学式为Ni_1‑r‑sCo_rMn_s CO₃，1‑x‑y‑z为0.80至0.96范围内的数值；x大于0；y为0.01至0.10范围内的数值；z为0.01至0.10范围内的数值；1‑r‑s为0.34至0.70范围内的数值；r大于0；s为0.20至0.40范围内的数值。本发明的正极材料结构稳定，安全性能高，且循环寿命长、热稳定性好。

技术领域

本发明涉及电极材料领域，具体涉及一种NCMA核-NCM壳正极材料前驱体、正极材料、制备方法及用途。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的绿色能源，具有比能量高、自放电小、开路电压高、无记忆效应、循环寿命长、无环境污染等优点，因此被广泛用作手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品的电源，同时，锂离子电池也是电动汽车电源，又是太阳能再生能源的储能电源。我们所熟知的离子电池正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、三元材料以及磷酸铁锂等，但由于钴资源匮乏，且毒性较大，造成钴酸锂生产成本居高不下，并对环境产生了不可逆转的影响；镍酸锂材料资源丰富在克容量的发挥与比能量方面都具有优势，但是其循环性能较差，限制了其产业化的应用；锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点，但其循环性能及电化学稳定性较差，而大大限制了其产业化；磷酸铁锂材料的安全性与循环寿命都有显著的优点，但是材料自身压实密度太低，造成电池比能量不高，所以限制了整车在续航里程方面提升的空间；三元材料的成本低，相当于钴酸锂的1/4且更绿色环保，相比较其他几种材料提升了电池的能量密度，但是目前其安全性不够高。

发明内容

本方明的目的在于提供一种安全性能优良的正极材料；并提供该正极材料的制备方法及该正极材料的用途，从而促进锂离子电池进一步推广应用。

为解决上述技术问题，本发明公开了一种正极材料前驱体材料，所述正极材料前驱体为核壳结构，所述核的材料化学式为Ni_1-x-y-zCo_xAl_yMn_z(OH)₂，所述壳的材料化学式为Ni_1-r-stCo_rMn_s CO₃，1-x-y-z为0.80至0.96范围内的数值；x大于0；

y为0.01至0.10范围内的数值；

z为0.01至0.10范围内的数值；

1-r-s为0.34至0.70范围内的数值；

r大于0；

s为0.20至0.40范围内的数值。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

步骤(a)、前驱体核Ni_1-x-y-zCo_xAl_yMn_z(OH)₂的制备

将Ni源、Co源、Mn源和Al源溶解在去离子水中，得到第一溶液，将所述第一溶液、NaOH溶液、氨水进行混合，控制PH＝9-12，并于60-90℃下恒温反应3-12h，冷却至25-30℃，过滤得前驱体核Ni_1-x-y-zCo_xAl_yMn_z(OH)₂；

步骤(b)、核壳结构的前驱体的制备：