[发明专利]一种改性低钴三元正极材料前驱体及正极材料

说明书

一种改性低钴三元正极材料前驱体及正极材料，该前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_zM_p(OH)₂·nLi_rN_qZr_w(PO₄)₃，其中0.5≤x1，0y≤0.1，0z≤0.4，0p≤0.1，x+y+z+p＝1，M为Al，Cu和Mg中的一种或几种，N为Al，Ti，Cr，Sc和Y中的一种或几种。该改性低钴三元正极材料由以下方法制成：(1)配制镍源、钴源、锰源和M源的混合盐溶液；(2)将所述混合盐溶液，与NaOH溶液和NH₃·H₂O溶液进行共沉淀反应，得中间体；(3)将N源、锆源、磷源和锂源分散均匀，然后加入所述中间体，蒸发溶剂，真空干燥，得前驱体；(4)将所述前驱体与锂源混合均匀，煅烧，即成。本发明前驱体形貌均匀，本发明正极材料电化学性能优异，制备方法简单，生产成本低。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池三元正极材料前驱体及正极材料，尤其是涉及一种改性低钴三元正极材料前驱体及正极材料。

背景技术

煤炭和石油为主的化石能源的消耗，对全球造成了严重的环境污染问题。能源短缺和环境保护成为当今世界关注的重点，亟需发展新的清洁储能材料。锂离子电池即是一种新的绿色储能系统，被广泛应用于纯电动汽车和混合动力汽车领域。

正极材料作为锂离子电池的关键材料之一，其直接影响着锂离子电池的电化学性能，如充放电容量、循环性能、倍率性能和热稳定性等。随着锂离子电池能量密度的要求不断提高和含Co资源的价格上涨，锂离子电池含Co正极材料的发展受到了阻碍。

CN107516731A公开了一种改性锂离子电池正极材料及其制备方法，其中改性锂离子电池正极材料包括正极材料内核及包覆于正极材料内核表面的复合包覆层，所述复合包覆层由含有Li_0.5La_0.5TiO₃的第一包覆层和含有LiTaO₃的第二包覆层组成，所述正极材料内核结构式为Li_1±εNi_xCo_yMn_zM_1-x-y-zO₂，其中，-0.1＜ε＜0.1，0＜x，y，z＜1，M为Mg、Sr、Ba、Al、In、Ti、V、Mn、Co、Ni、Y、Zr、Nb、Mo、W、La、Ce、Nd、Sm等元素中的一种。但该方法所得正极材料钴元素含量仍然较高，且含有La元素，生产成本高。

CN108682843A公开了一种岩盐型锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将锂源、高价态锰源、低价态锰源经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧，随炉冷却研磨得到LiMnO₂前驱体；(2)将步骤(1)中得到的LiMnO₂前驱体与过氧化锂经研磨混合均匀后于惰性气氛下煅烧并退火处理，随炉冷却即得到上述岩盐型锂离子电池正极材料Li₄Mn₂O₅。该方法所得正极材料虽然不含钴元素，但是该正极材料电化学性能欠佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种制备方法简单，形貌较为一致，生产成本较低的改性低钴三元正极材料前驱体。

本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种电化学性能优异的改性低钴三元正极材料。