[发明专利]一种高电压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镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法,所述镍钴锰酸锂正极材料是指包覆有磷酸盐的镍钴锰酸锂掺杂料，所述镍钴锰酸锂掺杂料是指镍钴锰酸锂材料中掺杂有镧和氟元素，所述磷酸盐由磷酸铝和磷酸氢二氨水溶液共混制成。本发明通过掺杂镧和氟元素能够增大晶面间距从而促进锂离子迁移和提升结构稳定性，通过表面包覆磷酸盐使材料表面具有较好的锂离子传导特性和一定的电子电导特性，使其在高电压下具有更高的脱锂态稳定性。而且降低了材料表面的残留锂量，抑制表面副反应，显著提高材料在高电压下的结构稳定性和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是一种高电压镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为绿色环保的二次储能源,具有轻便、移动、高能量、绿色环保等优势,随着通讯基站、视听设备,工业仪器、医疗器械、手机、笔记本电脑、电动工具、电动自行车乃至电动汽车对锂电池需求量增加,对电池的能量密度、循环次数、安全性能等综合性能提出了更高的要求。

在锂离子电池中，正极材料是最关键的组成部分之一，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、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂。镍钴锰酸锂正极材料由于镍、钴、锰三元素的协调效应，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，是目前最受关注的正极材料之一。但是，由于镍钴锰酸锂正极材料面临着高电压条件下循环容量衰减快、团聚颗粒粉化、结构稳定性差等问题，限制了其在高电压条件下的应用。针对镍钴锰酸锂面临的问题，目前主要的改善方法是掺杂和包覆，其主要目的是提升主体材料的结构稳定性，减小界面副反应，提升材料的循环性能、安全性能及热稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，以解决现有技术中镍钴锰酸锂正极材料在高电压下稳定性差、循环衰减快和颗粒粉化等问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高电压镍钴锰酸锂正极材料，所述镍钴锰酸锂正极材料是指包覆有磷酸盐的镍钴锰酸锂掺杂料，所述镍钴锰酸锂掺杂料是指镍钴锰酸锂材料中掺杂有镧和氟元素。

作为优选的技术方案，所述磷酸盐由磷酸铝和磷酸氢二氨水溶液共混制成；所述镍钴锰酸锂掺杂料的化学通式为LiNi_xCo_(1-x-y-a)Mn_yLa_aO_(2-2b)F_b，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜a+x+y＜1，0.0005＜a＜0.03，0.0005＜b＜0.03。

本发明另一个目的是提供上述高电压镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)：将镍钴锰前驱体、镧源、氟源和锂源球磨混合均匀，得到混合物料A；

步骤(2)：步骤(1)所得混合物料A进行烧结、研磨，制备得到镍钴锰酸锂掺杂料；

步骤(3)：将步骤(2)制备的镍钴锰酸锂掺杂料与磷酸盐混合均匀，再次球磨处理，得到混合物料B；

步骤(4)：将步骤(3)所得混合物料B再次烧结、研磨，得到镍钴锰酸锂正极材料。

作为优选的技术方案，所述步骤(1)中镍钴锰前驱体、镧源、氟源、锂源的摩尔比为1.0：(0.0005～0.003)：(0.0005～0.003)：(1.0～1.15)。