[发明专利]一种一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料，属于化学储能电池领域。本发明的一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料是金属氧化物掺杂包覆改性的三元正极材料。所述一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料通过以下方法制备得到：将前驱体、锂源、掺杂包覆用金属氧化物混合均匀，在马沸炉中空气气氛下850～930℃煅烧8～15小时，粉碎过筛得到。本发明通过一次烧结进行掺杂包覆改性的三元正极材料制备，不涉及二次烧结，工艺简单，所制备得到掺杂包覆改性的三元正极材料循环寿命好，高温性能佳。

技术领域

本发明涉及一种一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料及其制备方法，属于化学储能电池领域。

背景技术

随着环境污染问题及能源危机的日益严重。为了解决环境污染和能源危机问题，不断开发出环境友好、干净的太阳能、风能、潮汐能等。但是这些新能源具有地域性和间歇性，因此储能就显得格外重要。锂离子电池作为一种最具潜力的储能装置具有诸多优点：工作电压区间宽，理论容量高等。而正极材料对锂离子电池的性能起决定性作用。LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂三元正极材料较LiCoO₂、LiMn₂O₄能量密度高、对环境友好。

由于充放电过程中锂离子从正极材料中反复脱嵌，导致正极材料结构坍塌。另一方面，未经过处理的正极材料表面容易与电解液发生反应，导致活性物质溶解。正极材料结构坍塌及活性物质溶解，导致正极材料的循环寿命差、高温性能差。为了提高正极材料的循环寿命和高温性能，因此需要提高材料的结构稳定性及表面稳定性。目前，普遍采用一烧掺杂提高正极材料的结构稳定性，二烧包覆提高正极材料表面稳定性，阻止其与电解液反应。目前普遍采用的二烧工艺存在工艺复杂、成本高、能耗大、包覆不均匀等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)称取前驱体、锂源和掺杂包覆用金属氧化物；

(2)将所述前驱体、锂源和掺杂包覆用金属氧化物混合均匀，得混合物；

(3)将所述混合物加热煅烧，得所述掺杂包覆改性的NCM三元正极材料。

本发明采用一烧工艺，就能实现掺杂和包覆过程，工艺简单、包覆均匀、制备出的NCM三元正极材料循环性能及高温性能好。

作为本发明所述一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料的制备方法的优选实施方式，所述前驱体为Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂。

作为本发明所述一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料的制备方法的优选实施方式，所述锂源为碳酸锂、一水合氢氧化锂、硝酸锂和草酸锂中的至少一种。

作为本发明所述一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料的制备方法的优选实施方式，所述金属氧化物包含Nb₂O₅、Al₂O₃、TiO₂、MgO和ZrO₂中的至少一种。

作为本发明所述一步法掺杂包覆改性的NCM三元正极材料的制备方法的优选实施方式，所述金属氧化物的掺杂包覆量为1000～4000ppm。