[发明专利]一种氧化铝包覆镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种氧化铝包覆镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用，材料的制备方法如下：（1）氨水中滴入硝酸铝，反应至沉淀物不再增加时加入柠檬酸和硝酸，制备AlOOH溶胶；（2）将镍钴锰前驱体和锂源混合均匀，烧结后得到镍钴锰三元材料；（3）将镍钴锰三元材料置于AlOOH溶胶中，干燥后煅烧，最终得到氧化铝包覆镍钴锰三元正极材料。通过在镍钴锰三元材料表面包覆一层氧化铝包覆层，降低了材料表面的残碱量，有效抑制材料与电解液间的副反应，提高了电池的安全性能；此外，由此材料制成的电池，在工作中氧化铝包覆层会在材料表面形成Li‑Al‑Co‑O保护层，该保护层可以抵御HF对活性材料的腐蚀，提高电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体是一种氧化铝包覆镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着环境污染的加剧和化石能源的逐渐消耗，寻找绿色环保的新式能源成为各国面临的主要问题；锂离子电池相比于传统的铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池，具有能量密度高、循环寿命长、充放电压高、绿色环保、无记忆等优点，自从上世纪80年代诞生以来便得到了快速发展，目前该电池不仅在3C等电子产品上得到了广泛地应用，更是成为新能源汽车动力电池的首选，成为各国研究的重点。

锂离子电池组成部分主要包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液等几大部分，其中正极材料占据电池成本的30%以上，更是决定着电池的性能，成为锂离子电池研究的重点。目前，市场上流行的正极材料主要有LiCoO₂、 LiFePO₄和Li[Ni,Co,Mn]O₂材料。

Li[Ni,Co,Mn]O₂系列材料简称三元材料，它综合了LiCoO₂的良好循环性能，LiNiO₂的高比容量和LiMnO₂的高安全性能及低成本等，成为继LiFePO₄和LiCoO₂后的又一主流正极材料；目前随着新能源汽车对电池能量密度要求的不断提高，高镍三元材料成为研究的热点，但是随着镍含量的提高，也会发生一系列的问题，比如：循环性能变差，表面残碱增高，热稳定性变差，表面反应不均匀等现象，阻碍了它在动力电池中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化铝包覆镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氧化铝包覆镍钴锰三元正极材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）在容器中加入氨水，置于水浴中加热搅拌，滴入硝酸铝溶液生成沉淀物，反应至沉淀物不再增加时，加入柠檬酸和硝酸，使沉淀物水解，胶溶，经过老化后得到AlOOH溶胶；

（2）将镍钴锰前驱体和锂源球磨混合均匀，经过烧结后得到镍钴锰三元材料；

（3）将镍钴锰三元材料置于AlOOH溶胶中，持续搅拌加热，蒸发干燥后进行煅烧，

最终得到氧化铝包覆镍钴锰三元正极材料。

作为优选的技术方案，所述步骤（1）中氨水的浓度为0.5-2mol/L，水浴的温度为80-100℃，硝酸铝溶液的浓度为0.2-0.6mol/L，硝酸的浓度为0.5-1mol/L；柠檬酸与硝酸铝溶液中硝酸铝的摩尔比为1:1。

作为优选的技术方案，所述步骤（1）中老化的时间为10-20h。

作为优选的技术方案，所述步骤（2）中锂源选自锂的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、

醋酸盐、草酸盐中的至少一种。

作为优选的技术方案，所述步骤（2）中镍钴锰前驱体和锂源的摩尔比为1：(1.02-1.07)，