[发明专利]表面结构重排的NCM523三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种表面结构重排的NCM523三元正极材料及其制备方法，属于锂离子电池领域。所述三元正极材料的化学式为Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)_1‑xA_xO₂，其中A为金属元素，0.3％≤x≤1.2％。所述三元正极材料以层状NCM523三元前驱体为基体，添加锂盐和表面结构重排试剂，进行高温干燥、高温相变和降温过程得到。表面结构重排试剂可溶于水，有利于提高混料均匀性，其中含有的高价金属A可促进NCM523三元正极材料的表面结构发生重排，使NCM523表面的部分高价态Ni转变为低价态的Ni²⁺，从而提高NCM523在电解液中的稳定性，提高了循环性能和安全性能。

技术领域

本发明涉及一种表面结构重排的NCM523三元正极材料及其制备方法，属于锂离子电池领域。

背景技术

NCM523是一种广泛使用的三元正极材料，主要用于汽车的动力锂离子电池、消费电子产品的储能等领域。在使用过程中，特别是动力锂离子电池，会发生自燃爆炸现象。根据研究的结果表明，正极材料表面高价Ni含量越高，材料与电解液反应越容易，产热越多，循环稳定性越差。

因此，为了改善NCM523三元正极材料的循环稳定性和安全性，需要重排材料表面结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面结构重排的NCM523三元正极材料及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种表面结构重排的NCM523三元正极材料，所述三元正极材料的化学式为Li(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)_1-xA_xO₂，其中A为金属元素，0.3％≤x≤1.2％。

A金属元素优选高价态的W或Mo。

一种表面结构重排的NCM523三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)以层状NCM523三元前驱体为基体，添加表面结构重排试剂，表面结构重排试剂为：(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O或(NH₄)₁₀H₂(W₂O₇)₆·yH₂O，其中1≤y≤10；按照摩尔百分比0.3％—1.2％(钨或钼的摩尔数与镍钴锰钨或钼总摩尔数之比)添加表面结构重排试剂；

(2)在步骤(1)得到的物质中加入质量比为4:6—5:5乙醇和水混合物，按照乙醇和水混合物与NCM523三元前驱体质量比为2:1—3:1添加乙醇和水混合物；

(3)将步骤(2)得到的物质中进行边加热边搅拌，加热温度为80—95℃，搅拌转速200-300r/min，直到液体蒸发完；

(4)在步骤(3)得到的物质中加入锂盐，锂盐与镍钴锰的摩尔比为1.08:1—1.15:1；

(5)将步骤(4)得到的物质进行混匀，常温下搅拌0.5—3.0小时，搅拌转速2—10r/min；

(6)高温干燥：从常温升温至500—520℃，升温速率为2—3℃/min；保温时间3—5小时，氧气速率为50—100mL/min；

(7)高温相变：升温至910—930℃，升温速率为2—3℃/min，保温时间10—15小时，氧气速率为50—100mL/min；