[发明专利]一种钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料及其制备方法，以钠基氧化剂为改性剂对镍钴铝酸锂三元材料进行修饰：将钠基氧化剂与锂源进行充分研磨、混合均匀，向其中添加镍钴铝氢氧化物前驱体，混合均匀后在高温设备中进行煅烧，得到钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料。该方法简单，制备的镍钴铝酸锂材料热稳定性好，材料的充放电容量及循环稳定性均得到提高。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，涉及一种钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料及其制备方法。

背景技术

镍钴铝酸锂作为镍酸锂、钴酸锂、铝酸锂三者的类质同象固溶体，同时兼具了三者的高容量、廉价低毒、循环性能好、导电率高、热稳定性好、质量轻等优点，但由于镍含量较高，对水分较为敏感，表面易生成氢氧化锂、碳酸锂，使得材料表面碱性过高，一方面引起活性锂离子的损失，降低材料的充放电容量；另一方面表面的碱性物质易与电解液反应，使材料内部受到电解液的侵蚀，加剧材料内部结构的破坏，降低其循环稳定性。

发明内容

针对镍钴铝酸锂三元材料存在的结构不稳定、电化学循环性能较差等问题，本发明的目的在于提供一种钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料及其制备方法，有效提高镍钴铝酸锂三元材料的结构稳定性及电化学循环稳定性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料。

优选的，钠基氧化剂为过氧化钠、铋酸钠、锑酸钠中的一种或几种。

一种钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料的制备方法，将锂源与钠基氧化剂混合均匀；再加入镍钴铝氢氧化物，继续混合均匀；将混合好的混合料进行煅烧。

优选的，按照摩尔百分数计，钠基氧化剂的用量为镍钴铝氢氧化物用量0.1-2％。

优选的，锂源为氢氧化锂、碳酸锂中的一种或两种。

优选的，镍钴铝氢氧化物中钴元素摩尔含量为10％-15％，镍元素摩尔含量为80％-85％，铝元素摩尔含量为2％-5％。

优选的，锂元素与镍钴铝氢氧化物的摩尔比为(1-1.15)：1。

优选的，煅烧为两段煅烧，一段煅烧温度为480-550℃，保温时间2-10h，二段煅烧温度为750-800℃，保温时间8-24h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料，一方面，Na⁺离子半径为0.102nm，钠离子掺杂后占据Li⁺位，增大层间距，有利于Li⁺在充放电过程中的脱嵌，降低Li⁺的扩散活化能，从而提高镍钴铝酸锂材料的电化学性能。另一方面，过氧化钠、铋酸钠、锑酸钠都属于强氧化物，在烧结过程中分解产生氧气，在熔融状态下液液反应强度比气液反应更强，能够促进Ni²⁺的氧化，减少锂镍混排，降低材料由于从层状结构向岩盐结构的转变而引起的在充放电循环中结构的坍塌，提高其循环稳定性。此外，锑酸钠不溶于稀酸、稀碱中，其掺杂能够提高电极材料的耐腐蚀性，减少与电解液的反应，通过抑制电荷转移阻抗来实现和保持电极与电解液之间的界面稳定，从而提高材料的可逆比容量；锑酸钠具有很好的阻燃作用，其掺杂能够提高电池的稳定性。

本发明钠基氧化剂掺杂的镍钴铝酸锂材料的制备方法，由于钠基氧化剂与锂源通常颗粒感较强，二者预先均匀混合，能够增大其比表面积，促进该钠基氧化剂在烧结过程中向材料内部的渗入，增强氧化效果。

附图说明

图1为实施例中扣式半电池的放电循环曲线图，其中a为实施例1中扣式半电池的放电循环曲线图，b为实施例2中扣式半电池的放电循环曲线图，c是实施例3中扣式半电池的放电循环曲线图，d为对比例中扣式半电池的放电循环曲线图。