[发明专利]高镍正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了高镍正极材料及其制备方法和应用，其中，包括：(1)将前驱体进行烧结，得到含有Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z的烧结产物，其中，所述前驱体化学式为Ni_1‑x‑yCo_xM_y(OH)₂，0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.2，M为选自Mn、Al、W、Ti、Mg、Zr、Ba、B、Fe、Ca、Zn、Sr和La中的至少之一，0＜z＜1.5；(2)将含锂化合物进行烧结，得到含有氧化锂的烧结产物；(3)将步骤(1)的所述含有Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z的烧结产物和步骤(2)的所述含有氧化锂的烧结产物混合后在氧气气氛下进行一次烧结，然后快速冷却，得到一次烧结料；(4)将所述一次烧结料与第一包覆剂混合在氧气气氛下进行二次烧结，得到二次烧结料；(5)将所述二次烧结料洗涤干燥后与第二包覆剂混合在氧气气氛下进行三次烧结，得到高镍正极材料。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体涉及一种高镍正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

现有正极材料优异的常温和高温循环性能常常难以兼备，例如现有技术通过掺杂与包覆的共改性工艺，提升了材料的常温循环性能，但这种方法是否同样适用于高温条件，其并未给出对比说明。同时目前针对三元材料高温循环性能的研究集中于镍含量较低的三元材料上，镍含量低的三元材料，其本身的结构较稳定，易于进行改性；而对高镍三元材料LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂(1-x-y≥0.6)，镍含量越高，其层状结构中锂镍混排越严重，结构越脆弱，改性越困难，采用现有的方法或许难以解决这些问题，另外现有的正极材料表面残锂量难以控制，而表面残锂高的材料在空气中极易受潮吸水，造成材料在调浆时粘度变大甚至出现果冻状，加工难度较大；不仅如此，高镍正极材料表面的残锂还会将水分带入电池中，容易发生副反应使电池内阻变大，造成电池性能下降，还可能使电池出现胀气现象等。

因此，现有的制备高镍正极材料的技术有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种高镍正极材料及其制备方法和应用，采用该方法不仅提高了正极材料的结晶度，而且还降低了正极材料残锂含量，并且降低材料表面副反应的发生，提升正极材料的容量、常温以及高温循环稳定性。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备高镍正极材料的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将前驱体进行烧结，以便得到含有Ni_1-x-yCo_xM_yO_z的烧结产物，其中，所述前驱体化学式为Ni_1-x-yCo_xM_y(OH)₂，0.02≤x≤0.2，0≤y≤0.2，M为选自Mn、Al、W、Ti、Mg、Zr、Ba、B、Fe、Ca、Zn、Sr和La中的至少之一，0＜z＜1.5；

(2)将含锂化合物进行烧结，以便得到含有氧化锂的烧结产物；

(3)将步骤(1)的所述含有Ni_1-x-yCo_xM_yO_z的烧结产物和步骤(2)的所述含有氧化锂的烧结产物混合后在氧气气氛下进行一次烧结，然后快速冷却，以便得到一次烧结料；

(4)将所述一次烧结料与第一包覆剂混合在氧气气氛下进行二次烧结，以便得到二次烧结料；

(5)将所述二次烧结料洗涤干燥后与第二包覆剂混合在氧气气氛下进行三次烧结，以便得到高镍正极材料。