[发明专利]高镍基四元正极材料及其制备方法

说明书

本发明揭示了一种高镍基四元正极材料及其制备方法，所述正极材料分子式为LiNi_x Co_y N_z Mn_{(1‑x‑y‑z)}O₂，所述N为Al、Ti、Zr中至少一种，其中，80％＜x＜94％，5％<y<15％，1％≤z<5％，1‑x‑y‑z≠0；所述制备方法包括，将前驱体原料加入到水中，并加入混合碱调节至指定PH，在室温下共沉定后，经在指定干燥工艺得到前驱体；将所述前驱体与预混物固相充分混合，进行第一次烧结，烧结后得到一次烧结产物；所述一次烧结产物进行第二次烧结，得到二次烧结产物；所述二次烧结产物经过筛分、除杂质，得到所述高镍基四元正极材料。

技术领域

本发明涉及到正极材料领域，特别是涉及到一种高镍基四元正极材料及其制备方法。

背景技术

动力电芯能量密度的提升，是提升电动车续航里程关键技术瓶颈；然而，电芯中正极材料的能量密度，极大程度上决定了动力电芯的能量密度。

目前，层状镍钴锰三元材料是目前动力电芯最主要的正极材料，提高三元材料中的镍含量，能有效提高三元材料克容量发挥。但是同时会带来表面碱性偏大、晶格表面氧稳定性较低等负面效果，最终导致其高温下产气较大，存储性能较差。

目前，高镍改善产气的方式，主要在烧结过程中，添加微量(ppm级)添加剂，改善体相晶格稳定性。同时，利用烧结后水洗与包覆等后处理，提升界面稳定性。现有技术在原有材料中进行微调，主要针对材料表面进行优化，其保持时间较短，表面易被破坏；表面处理工艺相对更复杂，增加正极材料合成工序与合成成本。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种存储性能好，高温产气低的高镍基四元正极材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提出一种高镍基四元正极材料，正极材料分子式为LiNi_xCo_yN_zMn_(1-x-y-z)O₂，N为Al、Ti、Zr中至少一种，其中，80％＜x＜94％，5％&lt;y&lt;15％，1％≤z&lt;5％，1-x-y-z≠0。

本发明还提出一种高镍基四元正极材料的制备方法，包括，

将前驱体原料加入到水中，并加入混合碱调节至指定pH，在室温下共沉定指定时间后，在惰性气氛下，经指定干燥工艺得到前驱体。

将所述前驱体与预混物固相充分混合后，在第一烧结温度、第一烧结时间进行第一次烧结后，经指定加工工艺得到一次烧结产物。

将所述一次烧结产物与添加剂混合后，在第二烧结温度、第二烧结时间进行二次烧结后，经指定后处理工艺得到所述高镍基四元正极材料。

进一步地，所述前驱体包括镍盐、钴盐和锰盐，所述预混物包括Al、Ti、Zr中至少一种元素的化合物和锂盐；所述前驱体分子式为Ni_xCo_yMn_(1-x-y-z)(OH)₂。

进一步地，所述前驱体原料包括镍盐、钴盐、锰盐和Al、Ti、Zr中至少一种元素的化合物，所述预混物包括锂盐，所述前驱体分子式为Ni_xCo_yN_zMn_(1-x-y-z)(OH)₂。

进一步地，所述镍盐包括硫酸镍或硝酸镍；所述钴盐包括硫酸钴或硝酸钴；所述锰盐包括硫酸锰或硝酸锰；所述锂盐包括碳酸锂或氢氧化锂；所述Al、Ti、Zr中至少一种元素的化合物包括氧化铝、氢氧化铝、氧化钛、氢氧化钛、氧化锆、氢氧化锆中一种或几种。