[发明专利]一种氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，包括如下步骤：(1)利用共沉淀反应制备镍钴锰氢氧化物前驱体；(2)将氟铌酸和镍钴锰氢氧化物前驱体均匀搅拌，然后加入氨水或通入氨气，生成氢氧化铌和氟化铵，得到改性前驱体的复合材料；(3)将步骤(2)中的复合材料与氢氧化锂混合，氧气气氛下，高温煅烧，得到氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料；将步骤(3)生成的氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料进行气流粉碎机破碎分级、过筛得到成品三元材料。本发明利用原位氟铌双掺杂三元材料，表面生成铌酸锂，形成氟铌双掺杂和铌酸锂包覆的三元材料，改善三元材料界面稳定性、循环性能，残碱问题采用无水洗工艺解决，减少电性能的损失。

技术领域

本发明属于新能源锂离子电池材料技术领域，主要涉及一种氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法。

背景技术

汽车产业中长期发展规划中明确规划，到2020年，动力电池单体能量密度达到300Wh/kg以上，力争实现350Wh/kg。到2025年，动力电池系统能量密度达350Wh/kg。为实现上述的目标，解决途径之一是采用高镍三元正极。高镍由于Ni3+不稳定性，材料在电池的合成过程中会发生Ni3+离子的还原，导致材料表面碱度的上升，循环过程中发生的Ni3+离子还原会导致晶格释氧，正极侧产气，金属溶出，这些问题严重影响电池的循环寿命和安全性能。目前有效的措施是三元材料进行掺杂和包覆。例如CN113851633A一种磷酸铌包覆的铌掺杂高镍三元正极材料及其制备方法，采用原位掺杂的方式，但残碱问题没有得到很好的解决；CN113611862A铌酸锂包覆正极材料制备方法、铌酸锂包覆正极材料和应用，虽然残碱问题改善明显，但包覆的均匀性很差。

为了解决这些问题，特此提出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)利用共沉淀反应制备镍钴锰氢氧化物前驱体；

(2)将氟铌酸和镍钴锰氢氧化物前驱体均匀搅拌，然后加入氨水(或通入氨气)，生成氢氧化铌和氟化铵，得到改性前驱体的复合材料；

(3)将步骤(2)中的复合材料与氢氧化锂混合，氧气气氛下，高温煅烧，得到氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料。

进一步的，将步骤(3)生成的氟铌双掺杂铌酸锂包覆三元材料进行气流粉碎机破碎分级、过筛得到成品三元材料。

进一步的，步骤(1)具体的步骤为：将含有NiSO₄·6H₂O、CoSO₄·7H₂O和MnSO₄·H₂O的总浓度为2.0mol L^-1的水溶液泵入氮气下的连续搅拌反应器中，反应温度50-60℃；然后分别加入10wt.％NaOH溶液和5.0mol L^-1NH₄OH溶液，反应体系的pH值控制在11.8，反应完成后生成沉淀物，进行过滤并用去离子水冲洗，最终得到三元前驱体Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂。

优选的，所述NiSO₄·6H₂O、CoSO₄·7H₂O和MnSO₄·H₂O的总浓度为2.0mol L^-1的水溶液中摩尔比Ni²⁺:Co²⁺:Mn²⁺＝8:1:1。

优选的，步骤(1)中反应温度50-60℃。