[发明专利]一种镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明适用于锂离子电池技术领域，提供了一种镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：将镍钴锰三元前驱体S1和锂源A按照缺锂摩尔比例进行混合后，再添加复合助熔剂B进行混合，得到第一混合料；将第一混合料进行一次煅烧，并经自然冷却后，得到掺杂缺锂型镍钴锰三元前驱体S2；将掺杂缺锂型镍钴锰三元前驱体S2和补锂化合物C进行混合，得到第二混合料；将第二混合料进行二次煅烧，并经自然冷却后，得到所述镍钴锰三元正极材料。本发明通过复合助熔剂的加入，制备掺杂缺锂型镍钴锰三元前驱体，然后选择适当的补锂化合物，修饰材料晶体结构，完成适当锂的补充，同时达到掺杂阴离子提高容量的目的。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种镍钴锰三元正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

三元正极材料综合了LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂三种材料的优点，是目前最具发展潜力的正极材料之一，尤其是高镍三元材料已成为未来高能量密度动力电池的应用方向。近年来，三元正极材料逐渐向高比容量、高压实、高电压、低成本方向发展，但三元材料的表面残碱问题一直是影响其实际应用的一个较为突出的问题，主要原因是表面残碱(LiOH和Li₂CO₃)极易与电解液发生反应产生气体，导致电池鼓胀变形，产生安全隐患。尤其是当前的生产工艺，一般都是通过提高锂配比来弥补高温烧结造成的锂挥发损失，这使得材料表面残碱问题更加突出。

目前，可用于产业化的降低三元材料表面残碱的方法，主要是通过提高烧结温度和溶剂洗涤的方式进行。提高烧结温度可以明显降低表面残碱，但这种方法使得材料一次颗粒偏大，硬度增大，后处理过程容易造成细粉量增多，难以获得高品质的材料，同时烧结温度的提高使得锂镍混排的程度加剧，造成产品容量下降。以(溶剂)洗涤的方式也可有效降低表面残碱，所采用的溶剂通常有：乙醇、去离子水、有机弱酸、非水有机溶剂、硼酸、柠檬酸等。但不管是淋洗、浆化洗涤、压滤洗涤，均增加了产业化操作的难度，而且是以牺牲材料的一致性和部分性能作为代价。

此外，常规三元材料烧结，温度高，硬度大，后处理需提高粉碎强度，才可以控制合适的产品粒度分布，这样不仅对颗粒形貌造成一定的破坏，而且更加容易产生细粉，因此，在保证材料性能的基础上，适当降低烧结温度对材料的粒度分布、表面形貌及综合性能的提高都具有重要的作用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种镍钴锰三元正极材料的制备方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种镍钴锰三元正极材料的制备方法，其包括以下步骤：

将镍钴锰三元前驱体S1和锂源A按照缺锂摩尔比例进行混合后，再添加复合助熔剂B进行混合，得到第一混合料；

将第一混合料进行一次煅烧，并经自然冷却后，再经破碎过筛，得到掺杂缺锂型镍钴锰三元前驱体S2；

将掺杂缺锂型镍钴锰三元前驱体S2和补锂化合物C按照补锂摩尔比例进行混合，得到第二混合料；

将第二混合料进行二次煅烧，并经自然冷却后，再经破碎过筛，得到所述镍钴锰三元正极材料。

作为本发明实施例的一个优选方案，所述镍钴锰三元前驱体S1为NCM523前驱体材料，其分子式为：Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂。

作为本发明实施例的另一个优选方案，所述锂源A为电池级碳酸锂；所述补锂化合物C为氟化锂、溴化锂、碘化锂中的一种。