[发明专利]三元正极材料及该材料和其前驱体的制备方法

说明书

本发明提供了一种具有复合异质结构的三元前躯体，具有以下分子式组成：Ni_1‑a‑bCo_aM_b(OH)₂@Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z，其中0<a<1，0<b<1，0<a+b<1，0<x<1,0<y<1，0<x+y<1，1<z<1.5，M=Mn或Al；所述三元前驱体包括三元氧化物前驱体和三元氢氧化物前驱体，所述三元氢氧化物前驱体包覆在三元氧化物前驱体表面，所述三元氧化物前驱体的分子式为：Ni_1‑x‑yCo_xM_yO_z，所述三元氢氧化物前驱体的分子式为Ni_1‑a‑bCo_aM_b(OH)₂。本发明进一步提供上述三元前驱体的制备方法，该方法采用喷雾热解与共沉淀法相结合，以喷雾热解所得三元氧化物前驱体作为晶种，采用共沉淀法在其表面包覆一层三元氢氧化物前驱体即得三元前驱体，再以三元前驱体与锂盐混合烧结制备三元正极材料。该三元正极材料具有良好的层状结构、较高的首次效率，高比容量及优异的循环倍率性能。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种三元正极材料、其前驱体及该材料和前驱体的制备方法。

背景技术

随着3C电子产品的普及和便携式电子产品向超簿、精细和多功能化方向的发展，锂离子电池由于具有比能量高、循环寿命长、工作电压高、自放电小、无记忆效应、体积小、重量轻、环境友好等优点而占据主导地位。作为锂离子电池的关键材料之一，正极材料在很大程度上决定了锂离子电池的能量密度，功率密度和循环寿命。层状镍钴锰酸锂三元正极材料综合了钴酸锂优异的循环性能、镍酸锂的高容量特性、锰酸锂的低成本优势，且安全性能好，存在明显的三元协同效应，成为一种非常具有发展前景的锂离子电池正极材料。

但是，不同化学组成及结构的三元正极材料，均存在着不同程度的固有缺陷，主要有阳离子混排、界面副反应及结构不稳定。三元正极材料的物理性质和电化学性能在很大程度上由所采用制备方法决定，目前三元材料的合成大多分为两步进行，先采用如共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法或者喷雾热解法等方法合成三元前驱体，再将前驱体与锂盐混合后高温烧结合成相应的三元正极材料。其中三元前驱体在形貌结构，粒径分布及振实密度等方面的差异性将对后续所制备正极材料的物理性质和电化学性能产生重大影响，提高前驱体的物化性能对提高三元正极材料性能尤为关键。