[发明专利]一种掺杂包覆改性的富镍三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种掺杂包覆改性的富镍三元正极材料及其制备方法，其包括卤族元素掺杂富镍三元核体和卤化锂无定形包覆结构，卤族元素掺杂富镍三元核体的化学组成为LiNi_1‑x‑yCo_yAl_xX_zO_2‑0.5z（X=F，Cl，Br），其中，0.030≤x≤0.050，0.100≤y≤0.150，0.001≤z≤0.008，本发明使用了掺杂包覆的手段对富镍三元材料进行改性，部分卤素粒子透过空隙进入粒子内部改善晶体结构，部分卤素粒子留在粒子表面形成卤化锂无定形包覆结构，避免了富镍三元正极材料直接和电解液接触，极大提高了循环稳定性能。

技术领域

本发明涉及一种掺杂包覆改性的富镍三元正极材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料技术领域。

背景技术

近年来，锂离子电池在储能和电动汽车领域的应用受到人们的广泛关注。作为锂离子电池中重要组成部分的正极材料，对电池的工作电压、循环寿命、容量高低、安全性等重要性能都起到决定性的作用。因此，研究开发高容量、长寿命、高安全性的正极材料是研究锂离子电池的重点之一。

锂离子电池中正极材料的性能对锂离子电池性能的提高至关重要。目前，锂离子电池正极材料主要由钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂等。今年来，富镍三元正极材料（镍钴锰酸锂）日益受到瞩目，通过对该材料性能，如体积比容量、重量比容量、循环、安全等方面的数据测试，总体上显示出了富镍三元正极材料作为新兴锂电池正极材料的一些优异性能，如电压平台高、可逆比容量大、结构稳定、安全性能好等优点。然而，富镍三元正极材料依然存在一些急需解决的问题。首先，在富镍三元正极材料中仍然存在着占据位的现象，致使材料在充放电过程中容量发生损失，循环性能下降。第二，充电态下与电解液直接接触氧化产生的热量与氧气依然会引起安全问题。第三，富镍系基正极材料的高碱性本质致使材料容易吸附水分和二氧化碳，从而导致材料储存后的电化学性能急剧下降。

现有技术中，针对于上述问题的解决有如下报道：CN108899531A是以镍钴铝三元正极材料作为内核，在所述内核的表面包覆有磷酸盐，并在包覆过程中添加螯合剂，从而促进磷酸盐包覆在镍钴铝三元正极材料表面。本发明经过磷酸盐包覆后的正极材料拥有更高的离子迁移能力和电子传递能力，包覆后的材料抑制了正极材料与电解液之间的副反应。CN108933239A公开了一种锰酸锂包覆镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，实现了锰酸锂包覆镍钴锰酸锂的结构，也降低了烧结难度，同时也避免了一定的高镍材料的高pH和吸水问题。虽然现有技术中利用技术手段使得一些缺陷得到的一定的解决，但是，对于锂离子电池用正极材料性能的不断完善，是本领技术人员不断研究和克服的难题，因此，发明和创造一种具备更加优异的循环稳定性，满足更高使用要求的材料尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种具备优异的循环性能、使用寿命长的掺杂包覆改性的富镍三元正极材料，并同时提供其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

技术主题一

本发明提供了一种掺杂包覆改性的富镍三元正极材料，包括卤素掺杂富镍三元核体和卤化锂无定形包覆结构，所述卤族元素掺杂富镍三元核体的化学组成为LiNi_1-x-yCo_yAl_xX_zO_2-0.5z（X=F，Cl，Br），其中，0.030≤x≤0.050，0.100≤y≤0.150，0.001≤z≤0.008。

进一步地，所述卤化锂无定形包覆结构的总物质的量和卤族元素掺杂镍钴酸锂核体的物质的量比为(0.0005~0.0040):1。

技术主题二

本发明提供了一种如技术主题一所提供的掺杂包覆改性的富镍三元正极材料的制备方法，具体包括如下步骤：