[发明专利]一种锂电池镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明适用于锂电池正极材料领域，提供一种锂电池镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法，所述方法包括：制备两组镍含量不同的镍钴锰酸锂材料；通过铝盐和含有包覆元素的溶胶制备包覆材料；将制备的两组镍钴锰酸锂材料按照一定质量比均匀混合，再与所述包覆材料混合，然后在箱式炉内烧结，得到所述镍钴锰酸锂三元正极材料。本发明通过将不同镍含量的镍钴锰酸锂材料混合，可以提高材料比容量，并且将含有Zr、Mg、Ti、Ce、La、Nb、Ba、V、Ni、Co、Mn、Al中至少一种元素的包覆材料均匀包覆于材料表面以提高循环性能。本发明制作工艺简单，可以保证产品性能优异且稳定。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料技术领域，尤其涉及一种锂电池镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法。

背景技术

目前，二次锂电池已广泛用于3C数码和电动汽车领域，然而对于由能量密度为150-200Wh/Kg的二次锂电池组成的电池组而言，其释放的能量仍不能满足人们日益增长的需求，开发具有更高比能量的锂电池已成为人们关注的焦点。与钴酸锂相比镍钴锰酸锂三元正极材料具有更高的理论比容量、长寿命，高安全性及低污染等优点，因此，镍钴锰酸锂三元正极材料已成为当下最具发展前景的锂离子二次电池之一。三元正极材料最重要的特征是比容量和循环性能(使用寿命)，提高材料中镍含量和表面改性为三元正极材料的主要发展方向。

一般而言，三元正极材料中镍含量越高，材料的比容量就越高，但循环稳定性会随着下降。

提高三元正极材料的循环稳定性通常有三种方式：(1)降低烧结温度。温度越低，三元正极材料内的锂镍混排效应就越低，材料结构越稳定，循环效率则会升高。但是，温度过低则容易导致烧结不充分，材料表面残留过量的锂盐，影响材料性能发挥。其次，温度过低会导致锂离子活性降低，材料内部出现过多的锂空位，影响材料的首次容量发挥。(2)掺杂惰性元素。已有研究表明：惰性元素(如：Mg、Al等)参与构建三元正极材料整体结构有利于稳定材料层状结构。在三元正极材料充放电过程中，惰性元素不参与氧化还原反应，起到稳定结构，抑制不可逆相变的发生。然而，惰性元素的掺入会引起三元正极材料首次放电容量的降低，该负面效应的产生可能会阻碍其大量运用于三元正极材料中。(3)表面修复。由于三元正极材料表面不可逆相变以及颗粒微裂隙的产生是引起循环性能下降最主要的两个因素。因此，采用表面修复技术在三元正极材料颗粒表面包覆一层均匀的金属氧化物薄膜，该薄膜能够抑制材料表面的不可逆相变，增加锂离子传输通道，并抑制材料与电解液之间的副反应。更重要的是，合理的表面修复技术并不会降低三元正极材料首次放电容量，因而该技术被广泛用于锂电池行业中。

因此目前市场上缺乏一种同时具有高比容量和较好循环性能的锂电池三元正极材料。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种锂电池镍钴锰酸锂三元正极材料及其制备方法，旨在解决现有方法制备的锂电池三元正极材料无法同时保证高比容量和较好循环性能的技术问题。

一方面，所述锂电池镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，包括下述步骤：

制备两组镍含量不同的镍钴锰酸锂材料；

通过铝盐和含有包覆元素的溶胶制备包覆材料；

将制备的两组镍钴锰酸锂材料按照一定质量比均匀混合，再与所述包覆材料混合，然后在箱式炉内烧结，得到所述镍钴锰酸锂三元正极材料。

进一步的，制备镍钴锰酸锂材料的步骤具体如下：