[发明专利]一种铌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

1.一种铌掺杂的镍钴锰铝酸锂四元材料，其特征在于，所述铌掺杂的镍钴锰铝酸锂四元材料包含化学式为LiNi_1-x-y-z-nCo_xMn_yAl_zNb_nO₂的颗粒，0＜x≤0.2，0＜y≤0.1，0＜z≤0.05，0.002＜n≤0.02；

其中，A与D的比值为0.9-1.1；

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

以所述颗粒体相中的镍元素、钴元素、锰元素、铝元素和铌元素的总摩尔为基准，D表示所述颗粒体相中的铌元素的摩尔占比。

2.根据权利要求1所述的铌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中任意一项所述的铌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、镍钴锰三元前驱体和含铌化合物进行第一球磨，得到预产物；

(2)将所述预产物与含锂化合物进行第二球磨，然后在含氧气氛下进行热处理；

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。

6.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。

7.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。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预产物中的镍元素、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)。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(2)中，所述热处理包括以下步骤：

a、以1-8℃/min的第一升温速率升温至500-600℃，进行第一焙烧，时间为1-3h；

b、以2-6℃/min的第二升温速率继续升温至700-800℃，进行第二焙烧，时间为10-15h。

10.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一球磨的时间为1-4h；所述第二球磨时间为1-4h。

11.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极、负极和电解液，所述正极包括权利要求1或2所述的铌掺杂的镍钴锰铝酸锂四元材料。