[发明专利]一种高镍三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明提出了一种高镍三元正极材料及其制备方法，属于锂离子电池材料技术领域。所述高镍三元正极材料，其化学通式为LiNi_xCo_yMn_{(1‑x‑y‑z)}M_zO₂，Sr呈熔融态包覆或无包覆层富集在材料表面，由外而内浓度降低，形成梯度掺杂。本发明采用一次烧结掺杂、二次Sr包覆、一次包覆剂包覆的工艺，制备得到的高镍三元正极材料可以应用在4.35V以上的高电压体系中，具备高容量和良好的循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，特别涉及一种高镍锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

随着3C类以及动力锂离子电池市场的发展，对于高容量的锂离子电池的需求日益迫切。提升锂离子电池容量的方法主要有两种：一种是提升Ni的含量；另一种是提升电池的充电电压。提升Ni含量，材料的结构稳定性和安全性能会进一步劣化，开发难度大。比如，高镍三元正极材料NCM811一般应用的电压范围在4.2~4.25V，但如果要达到更高容量，应用的电压范围势必提升到4.35V以上，而NCM811不能满足4.35V以上高电压体系测试的要求。因此，急需开发出一款可以适用于高电压体系的高镍三元正极材料。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高镍三元正极材料及其制备方法，该正极材料可以用于高电压体系。

本发明的解决方案是这样实现的：

一种高镍三元正极材料，其化学分子通式为LiNi_xCo_yMn_(1-x-y-z)M_zO₂，其中，0.76≤x≤0.97，0.02≤y≤0.15，0＜z≤0.05，x+y+z＜1，M为选自Sr和Al、W、Ti、Mg、Zr、Ba、V、Mo、F、B、Y、La中的一种或多种，Sr富集在材料表面，由外而内浓度降低，形成梯度掺杂。所述高镍三元材料，Sr在材料表面熔融态包覆或无包覆层，通过对三元材料从颗粒表面到内部不同深度的XPS分析，Sr元素占总金属元素重量比，随着深度的增加呈现下降趋势。颗粒表层Sr元素的含量明显高于颗粒内部Sr元素的含量。

本发明的另一解决方案是提供上述高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，将高镍三元前驱体Ni_xCo_yMn_(1-x-y)(OH)₂或Ni_xCo_yMn_(1-x-y)O₂（0.8≤x≤0.97，0.02≤y≤0.15，x+y＜1）与Li源及含M的添加剂混合，进行一次烧结，随后冷却、粉碎、过筛，得到一烧品；

作为优选，所述Li源为LiOH·H₂O、LiOH、L_i2O或Li₂CO₃中的一种或多种。

作为优选，所述含M的添加剂为Sr以及Al、W、Ti、Mg、Zr、Ba、Y、La的氧化物或氢氧化物中的一种或多种。M的添加量与正极材料的摩尔含量比为a，0＜a＜0.03。

进一步地，所述烧结在氧气气氛下进行，升温速度为0.5~10℃/min，进一步优选为1~3℃/min；升温至650~900℃，恒温8~20h，进一步优选为10~15h。