[发明专利]镍钴锰酸锂材料及其制备方法、正极材料和锂离子电池

说明书

本发明涉及镍钴锰酸锂材料及其制备方法、正极材料和锂离子电池，镍钴锰酸锂材料的化学式为Li_aNi_xCo_yMn_zQ_uR_vT_wO₂；其中，a、x、y、z、u、v、w表示摩尔数，满足；0.98＜a≤1.60，0.80＜x≤1.00，0.00＜y≤0.10，0.00＜z≤0.10，0.0001＜u≤0.007，0.0001＜v≤0.007，0.00≤w≤0.01；Q为三价锑；R为五价锑；T选自硼、氟、镁、铝、硅、磷、钙、钪、钛、钒、铬、铁、铜、锌、镓、锗、锡、铌、钼、锶、钇、锆、钨、铪、铟、铋、镧、铈、钆、钡和钽中的一种或多种。所述镍钴锰酸锂材料的体相和表面结构稳定，充放电过程中，可以很好地抑制材料与电解液的副反应发生，抑制过渡金属溶出，提高材料的扩散系数，提高材料的安全性能和长期循环容量保持率。

技术领域

本发明涉及锂电技术领域，特别涉及镍钴锰酸锂材料及其制备方法、正极材料和锂离子电池。

背景技术

锂电技术自商业化以来取得了迅猛的发展，搭载锂电的电动汽车逐步普及，为治理环境污染、气候变暖等世界难题带来了新的解决方案。近年来，市场对电动汽车续航里程的需求大幅度提升，高能量密度的高镍材料逐渐成为研究的热点。

高镍材料中，镍钴锰酸锂应用较多，这种材料虽然能量密度较高，但是这种材料的体相和表面结构稳定性差，在充放电过程中，由于与电解液的副反应产生较多不可逆的相变，会造成材料性能恶化，例如长期循环容量保持率和安全性的性能变差。

如何通过新工艺和新配方的开发，从材料层面，提高体相和表面的稳定性，成为了锂离子电池材料领域中的技术难题。

发明内容

基于此，本发明提供一种镍钴锰酸锂材料及其制备方法、正极材料和锂离子电池。所述镍钴锰酸锂材料的体相和表面结构稳定，充放电过程中，可以很好地抑制材料与电解液的副反应发生，抑制过渡金属溶出，提高材料的扩散系数，提高材料的安全性能和长期循环容量保持率。

本发明的技术方案如下：

一种镍钴锰酸锂材料，其化学式为Li_aNi_xCo_yMn_zQ_uR_vT_wO₂；

其中，a、x、y、z、u、v、w表示摩尔数，满足；0.98＜a≤1.60，0.80＜x≤1.00，0.00＜y≤0.10，0.00＜z≤0.10，0.0001＜u≤0.007，0.0001＜v≤0.007，0.00≤w≤0.01；

Q为三价锑；R为五价锑；T选自硼、氟、镁、铝、硅、磷、钙、钪、钛、钒、铬、铁、铜、锌、镓、锗、锡、铌、钼、锶、钇、锆、钨、铪、铟、铋、镧、铈、钆、钡和钽中的一种或多种。

在一个实施例中，所述a、x、y、z、u、v、w满足：0.98＜a≤1.05，0.82＜x≤1.00，0.00＜y≤0.08，0.00＜z≤0.05，0.0001＜u≤0.005，0.0001＜v≤0.005，0.00≤w≤0.008。

一种上述镍钴锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：

以锂源、镍钴锰三元材料前驱体、三价锑源和五价锑源为原料，进行至少一次烧结处理，每次所述烧结处理包括经过至少两个烧结平台，制备所述镍钴锰酸锂材料。

在其中一个实施例中，相邻的所述两个烧结平台的温度的差值＞200℃，相邻的所述两个烧结平台的烧结时间的差值＞1h。

在其中一个实施例中，所述以锂源、镍钴锰三元材料前驱体、三价锑源和五价锑源为原料，进行至少一次烧结处理，每次所述烧结处理包括经过至少两个烧结平台的步骤包括：