[发明专利]铝掺杂和镧镍锂的氧化物包覆的正极材料、前驱体及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池材料技术领域，公开了Al掺杂和Lasubgt;4/subgt;NiLiOsubgt;8/subgt;包覆的正极材料、前驱体及其制备方法。本发明通过表面活性剂调控正极材料前驱体的表面状态，使Lasupgt;3+/supgt;和AlOsubgt;2/subgt;supgt;‑/supgt;在表面发生原位反应，产生La(OH)subgt;3/subgt;和Al(OH)subgt;3/subgt;沉淀，得到均匀包覆La(OH)subgt;3/subgt;和Al(OH)subgt;3/subgt;的正极材料前驱体。而后搭配锂源进行烧结，得到Al掺杂和Lasubgt;4/subgt;NiLiOsubgt;8/subgt;包覆的镍系多元正极材料。本发明工艺流程简单，成本低，适用于大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

不可再生的化石燃料过度使用以及带来的环境问题让人们认识到可再生的清洁能源的重要性。锂离子电池是一种清洁的储能系统，在现今流行清洁能源的时代显得尤为重要。在整个锂离子电池元件中，正极材料占据了半壁江山。可以说，正极材料的性能直接决定着整个电池系统的性能。其中又以有着高比容量和价格低廉的镍系正极材料最为火爆，但其也面临着诸多问题。如阳离子混排，界面副反应，结构坍塌，裂纹的产生等。掺杂和包覆是最常用的用于解决镍系正极材料所面临的一系列问题的两个手段，但现有的掺杂和包覆都是单步进行，流程长且工艺复杂。因此，通过简单的方法实现短流程对镍系多元正极材料进行掺杂和包覆就显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种Al掺杂和La₄NiLiO₈包覆的正极材料、前驱体及其制备方法，通过同时实现镍系多元正极材料的掺杂和包覆，提升正极材料的界面稳定性，减少副反应的发生，稳定材料结构，最终提升电池电化学性能，延长电池寿命。

为实现上述目的，本发明提供以下具体的技术方案。

首先，本发明提供一种正极材料的前驱体，包括Ni_xM_1-x(OH)₂基体，以及基体表面均匀包覆的镧和铝的氢氧化物；其中，0.30≤x≤1，M为Co、Mn、Al、Mg、Ti、Fe、V、B、W中的一种或两种以上。

其次，本发明提供上述正极材料的前驱体的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，将Ni_xM_1-x(OH)₂基体和阴离子表面活性剂加入水中形成悬浊液；

步骤S2，向步骤S1所述的悬浊液中加入镧盐，搅拌一段时间后，加入铝酸盐溶液，陈化后得到浆料；

步骤S3，将步骤S2所述的浆料固液分离，洗涤、烘干固相，得到前驱体。

基于同样的发明构思，本发明提供上述正极材料的前驱体材料的另一制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，将Ni_xM_1-x(OH)₂基体和阳离子表面活性剂加入水中形成悬浊液；

步骤S2，向步骤S1所述的悬浊液中加入铝酸盐，搅拌一段时间后，加入镧盐溶液，反应结束后陈化一段时间后得到浆料；

步骤S3，将步骤S2所述的浆料固液分离，洗涤、烘干固相，得到前驱体。

进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，所述阴离子表面活性剂选自PVP、聚丙烯酰胺、脂肪酸盐、磺酸盐中的一种或两种以上。

作为优选，所述阴离子表面活性剂的加入量为Ni_xM_1-x(OH)₂基体质量的1%~5%。