[发明专利]一种铌磷共掺杂的镍钴锰铝酸锂四元材料及其制备方法和包含其的锂离子电池

权利要求书

1.一种铌磷共掺杂的镍钴锰铝酸锂四元材料，其特征在于，所述铌磷共掺杂的镍钴锰铝酸锂四元材料包含化学式为LiNi_xCo_yMn_zAl_wNb_nP_mO₂的颗粒，x+y+z+w+n+m＝1，0＜y≤0.2，0＜z≤0.1，0＜w≤0.05，0.002＜n≤0.02，0.001＜m≤0.02；

其中，A_Nb与D_Nb的比值为0.9-1.1，A_P与D_P的比值为5-15；

以所述颗粒表面的镍元素、钴元素、锰元素、铝元素、铌元素和磷元素的总摩尔为基准，A_Nb表示所述颗粒的表面的铌元素的摩尔占比，A_P表示所述颗粒的表面的磷元素的摩尔占比；

以所述颗粒体相中的镍元素、钴元素、锰元素、铝元素、铌元素和磷元素的总摩尔为基准，D_Nb表示所述颗粒的体相中的铌元素的摩尔占比，D_P表示所述颗粒的体相中的磷元素的摩尔占比。

2.根据权利要求1所述的铌磷共掺杂的镍钴锰铝酸锂四元材料，其中，所述颗粒的中值粒径D50为8-12μm。

3.制备权利要求1或2所述的铌磷共掺杂的镍钴锰铝酸锂四元材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将铝基水滑石纳米片、镍钴锰三元前驱体与含铌化合物进行第一球磨，得到第一预产物；

(2)将所述第一预产物与含锂化合物进行第二球磨，然后在第一含氧气氛下进行第一热处理，得到第二预产物；

(3)将所述第二预产物与第一含磷化合物进行第三球磨；

(4)将步骤(3)得到的第三预产物与第二含磷化合物在惰性气氛下进行第二热处理；

(5)将步骤(4)得到的第四预产物在第二含氧气氛下进行第三热处理；

其中，所述铝基水滑石纳米片包含过渡金属，所述过渡金属为钴元素或镍元素，所述过渡金属元素与铝元素摩尔比为(2-5):1。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(1)中，所述铝基水滑石纳米片中的过渡元素与所述含铌化合物中的铌元素的摩尔比为2:1以上。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述镍钴锰三元前驱体的化学式为Ni_1-a-bCo_aMn_b(OH)₂或者Ni_1-a-bCo_aMn_bCO₃，其中，0＜a≤0.1，0＜b≤0.1；

可选地，所述镍钴锰三元前驱体的中值粒径D50为8-12μm。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述含铌化合物包括五氧化二铌、草酸铌和草酸铌铵中的一种或几种；

所述含锂化合物包括氢氧化锂、碳酸锂和硝酸锂中的一种或几种；

所述第一含磷化合物包含磷酸铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵的一种或几种；

所述第二含磷化合物包含亚磷酸盐和/或次磷酸盐；

可选地，所述亚磷酸盐包括亚磷酸钠和/或亚磷酸铵；

所述次磷酸盐包括次磷酸钠和/或次磷酸铵；

可选地，所述第一含磷化合物与所述第二预产物的摩尔比为(0.5-4)：100；

所述第二含磷化合物与所述第三预产物的摩尔比为1：(2-50)。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述含铌化合物的平均粒径为50-80nm；所述含锂化合物的平均粒径为6-8μm；所述第一含磷化合物的平均粒径为5-10μm。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一预产物中的镍元素、钴元素、锰元素、铝元素和铌元素的总摩尔和与所述含锂化合物中的锂元素的摩尔比为1:(1.0-1.1)。