[发明专利]一种无钴三元正极材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种无钴三元正极材料，其特征在于，所述的无钴三元正极材料为核壳结构，包括内核以及包覆于内核表面的外壳，所述内核为镍锰铝酸锂，所述外壳为镍镁铝酸锂。

2.根据权利要求1所述的无钴三元正极材料，其特征在于，所述镍锰铝酸锂内核的化学通式为LiNi_xMn_yAl_1-x-yO₂，其中，0.6≤x＜1，0＜y＜0.4；

优选地，所述镍镁铝酸锂外壳的化学通式为LiNi_mMg_nAl_1-m-nO₂，其中，0.3≤m≤0.6，0.1≤n≤0.3；

优选地，所述镍锰铝酸锂内核的表面还含有6000～15000ppm的Li₂CO₃；

优选地，所述镍锰铝酸锂内核的粒度分布D50为3～15μm。

3.一种权利要求1或2所述的无钴三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：

采用原子层沉积法在镍锰铝酸锂内核表面依次沉积镁氧化物和铝氧化物，经退火处理后在镍锰铝酸锂内核表面形成镍镁铝酸锂外壳。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原子层沉积法的具体操作包括：

(1)将镍锰铝酸锂内核放入原子层沉积装置的腔室内；

(2)向原子层沉积装置的腔室内脉冲第一镁源前驱体，反应一段时间后进行吹扫；

(3)吹扫完成后，向原子层沉积装置中脉冲第二镁源前驱体，反应一段时间后再次吹扫；

(4)步骤(2)～步骤(3)为一个沉镁循环周期，重复进行至少两次沉镁循环周期，在镍锰铝酸锂内核表面沉积形成镁氧化物；

(5)向原子层沉积装置中脉冲第一铝源前驱体，反应一段时间后进行吹扫；

(6)吹扫完成后，向原子层沉积装置中脉冲第二铝源前驱体，反应一段时间后再次吹扫；

(7)步骤(5)～步骤(6)为一个沉铝循环周期，重复进行至少两次沉铝循环周期，在镁氧化物表面沉积形成铝氧化物。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中原子层沉积装置的腔室真空度为0.3～0.5mbar；

优选地，所述原子层沉积装置的腔室温度保持在150～200℃。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述脉冲第一镁源前驱体的时间为0.1～1s；

优选地，所述第一镁源前驱体包括臭氧；

优选地，脉冲第一镁源前驱体后，进行无脉冲反应30～60s；

优选地，步骤(3)中，所述脉冲第二镁源前驱体的时间为0.2～2s；

优选地，所述第二镁源前驱体包括二茂镁；

优选地，脉冲第二镁源前驱体后，进行无脉冲反应30～60s；

优选地，步骤(4)中，所述沉镁循环周期循环100～400次；

优选地，所述镁氧化物的沉积厚度为5～20nm。

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述脉冲第一铝源前驱体的时间为0.2～2s；

优选地，所述第一铝源前驱体包括水；

优选地，脉冲第一铝源前驱体后，进行无脉冲反应30～60s；

优选地，步骤(6)中，所述脉冲第二铝源前驱体的时间为0.1～1s；

优选地，所述第二铝源前驱体包括三甲基铝；

优选地，脉冲第二铝源前驱体后，进行无脉冲反应30～60s；

优选地，步骤(7)中，所述沉铝循环周期循环100～400次；

优选地，所述铝氧化物的沉积厚度为5～20nm。

8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)、步骤(3)、步骤(5)和步骤(6)中，所述吹扫采用的吹扫气包括氮气；

优选地，所述吹扫的时间为100～150s。