[发明专利]一种硅掺杂型镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明适用于锂电池技术领域，提供一种硅掺杂型镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，所述方法包括下述步骤：配置有机Si、Al源混合溶液步骤；混合干燥步骤；预烧结步骤；配混料步骤；烧结步骤。本发明以有机Si为Si源，以有机Al为Al源，在有机相中通过气流介质的流动，将Si源，Al源引入掺杂到NC前驱体内，Al是NCA的成分的主要元素，也是起到支撑骨架的作用，然后对前驱体进行预烧结，后补Li烧结而成硅掺杂的镍钴铝三元正极材料，这种方法简单易操作，Si的掺入量容易精确控制，有机Si源利于Si的均匀分布。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种硅掺杂型镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

镍钴铝酸锂三元正极材料由于具有较高的能量密度，被广泛的运用于IT产品以及新能源汽车领域。但单纯的镍钴铝酸锂(LNCA)由于结构稳定性较差，而且镍钴铝酸锂有着较高的镍含量，容易发生阳离子混排，Ni²⁺、Li⁺互相占位，阻碍Li⁺传输和破坏材料晶体结构，并且Li⁺传在晶界之间的传达能力较差，导致材料的循环寿命和容量造成极大的危害。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种，旨在解决现有。

一方面，所述硅掺杂型镍钴铝酸锂正极材料的制备方法包括下述步骤：

S1、配置有机Si、Al源混合溶液步骤：

取一定体积有机溶剂并置入密封容器内，称取一定质量有机Al源、有机Si源并倒入所述密封容器内，密封容器开始加热并搅拌，使得内部的有机Al源、有机Si源与有机溶剂混合均匀，得到混合有机溶液；

S2、混合干燥步骤：

称取镍钴前驱体置入管式干燥器内，密封容器内通入氮气，实现将所述混合有机溶液喷至到所述管式干燥器内，在一定干燥温度下，与镍钴前驱体混合一段时间，得到混合粉末；

S3、预烧结步骤：

将干燥完成的所述混合粉末加到高温炉中，通入一定量的气体，在设置的温度下进行预烧结，得到预烧结前驱体；

S4、配混料步骤：

称取一定量所述预烧结前驱体，按照锂配比加入锂源，然后投入至高混机进行混合，得到混合样品；

S5、烧结步骤：

将混合好的所述混合样品投入至烧结窑中，设置烧结温度和烧结时间，并通入一定量气体，进行烧结，烧结完成的样品，经过过筛除铁后得到所述硅掺杂型镍钴铝酸锂正极材料。

本发明的有益效果是：本发明中，Si的掺入对材料的结构稳定性具有显著的改善作用，但同时由于掺入的都是非电化学活性的物质，相应对材料的放电比容量造成一定的影响，如果掺入量过高，放电容量将会显著降低，如果掺入量不足，则材料的稳定性得不到有效的改善，因此，掺杂元素与主元素的均匀混合是实现放电比容量与稳定性达到平衡的重要因素。本发明以有机Si为Si源，以有机Al为Al源，在有机相中通过气流介质的流动，将Si源、Al源引入掺杂到NC前驱体内，Al是NCA的成分的主要元素，也是起到支撑骨架的作用，然后对前驱体进行预烧结，后补Li烧结而成硅掺杂的镍钴铝三元正极材料，这种方法简单易操作，Si的掺入量容易精确控制，有机Si源利于Si的均匀分布。

附图说明

图1是本发明硅掺杂型镍钴铝酸锂正极材料的制备方法的流程图；

图2是预烧结前驱体的电镜图；

图3是本发明实施例硅掺杂型镍钴铝酸锂正极材料的电镜图；

图4是本发明实施例和对比例正极材料制备锂电池的电性能对比图。