[发明专利]一种镍钴锰酸锂梯度正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍钴锰酸锂梯度正极材料及其制备方法。该制备方法，包括以下步骤：获得镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体；其中，镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体中的镍含量从内核至外壳梯度下降，钴和锰含量从内核至外壳梯度上升；将镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体和锂源混合均匀后进行梯度煅烧，获得镍钴锰酸锂梯度正极材料；其中，梯度煅烧的过程包括：控制煅烧温度使煅烧温度梯度下降。本发明通过温度梯度煅烧使核壳处于各自的最佳烧结条件以避免烧结过程中出现核壳成分和结构差异导致核壳在循环过程中出现不同程度的收缩并逐渐分离，从而有效提高材料的长期循环性能。

技术领域

本发明涉及正极材料技术领域，尤其是涉及一种镍钴锰酸锂梯度正极材料及其制备方法。

背景技术

镍钴锰酸锂三元锂离子电池正极材料由于具有高的能量密度被广泛应用于新能源汽车领域。

一般采用高镍富集来实现最大化可逆容量。但是随着镍含量的提高，高镍材料的阳离子混排变得越来越多，循环、热稳定性逐渐下降，由此导致电池的循环寿命降低。因此，有研究提出通过控制内核至颗粒表面的镍逐渐递减，即内核较高的镍含量贡献更高的放电容量，外层较高的钴锰含量提供更多的结构稳定，从而改善材料界面的稳定性和电池的循环寿命。但是在烧结过程中出现核壳之间成分和结构上的差异使核与壳在循环过程中出现不同程度的收缩，并逐渐分离，从而抑制离子/电子在核壳间的扩散-迁移过程，造成材料长期循环性能的下降。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种镍钴锰酸锂梯度正极材料及其制备方法，解决现有技术中镍含量梯度变化的镍钴锰酸锂梯度正极材料烧结工艺不合理导致材料性能下降的技术问题。

在试验过程中，发明人发现，由于镍的含量从外壳至内核逐渐增加，在烧结过程中因为浓度扩散机制，内核部分的镍逐渐向表面扩散，表面的锰和钴的含量高于内核，逐渐向内部扩散，理论上从核至壳的最佳煅烧温度是逐级升高的。因此希望通过温度梯度煅烧，使核壳处于各自的最佳烧结条件以避免烧结过程中出现核壳成分和结构差异导致核壳在循环过程中出现不同程度的收缩并逐渐分离，从而提高材料的长期循环性能。

基于此，本发明的第一方面提供了一种镍钴锰酸锂梯度正极材料的制备方法，包括以下步骤：

获得镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体；其中，所述镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体中的镍含量从内核至外壳梯度下降，钴和锰含量从内核至外壳梯度上升；

将所述镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体和锂源混合均匀后进行梯度煅烧，获得镍钴锰酸锂梯度正极材料；其中，梯度煅烧的过程包括：控制煅烧温度使煅烧温度梯度下降。

本发明的第二方面提供一种镍钴锰酸锂梯度正极材料，该镍钴锰酸锂梯度正极材料通过本发明第一方面提供的镍钴锰酸锂梯度正极材料的制备方法得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

本发明通过温度梯度煅烧使核壳处于各自的最佳烧结条件以避免烧结过程中出现核壳成分和结构差异导致核壳在循环过程中出现不同程度的收缩并逐渐分离，从而有效提高材料的长期循环性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的第一方面提供了一种镍钴锰酸锂梯度正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、获得镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体；其中，所述镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体中的镍含量从内核至外壳梯度下降，钴和锰含量从内核至外壳梯度上升；

S2、将所述镍钴锰酸锂梯度正极材料前驱体和锂源混合均匀后进行梯度煅烧，获得镍钴锰酸锂梯度正极材料；其中，梯度煅烧的过程包括：控制煅烧温度使煅烧温度梯度下降。