[发明专利]一种Co/B共包覆镍钴锰锂离子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Co/B共包覆镍钴锰锂离子正极材料及其制备方法，本发明在锂离子正极材料制造的过程中掺入适量的F/W，掺入少量的F‑离子、W6+离子来改善循环性能和安全性能，由于F‑离子电负性很强，可以抑制O2‑离子的溢出，稳定材料的结构稳定性，起到骨架的作用，W6+掺杂可以提高材料的高温循环性能；另外，本发明在二次烧结时进行了Co/B双包覆，在高电压下Co/B包覆的正极材料能有效提高电池的循环性能和电子导电率,降低残碱，减少胀气，减少正极材料在与电解液接触时副反应的发生。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种Co/B共包覆镍钴锰锂离子正极材料及其制备方法。

背景技术

高镍的镍钴锰三元锂离子电池正极材料由于具有低的成本，毒性低，较高的能量密度被广泛应用于HEV和PHEV新能源汽车领域。但单纯的镍钴锰酸锂在充放电过程中Ni²⁺很容易进入Li层，混排严重，在循环过程中结构坍塌以及在高温循环过程中电性能循环变差，对材料的循环寿命及安全性造成极大的危害。针对这些问题一般采用掺入少量元素来改善高温循环性能和结构稳定性。正极材料在与电解液接触时发生副反应，热稳定变差，在脱Li的过程中Ni⁴⁺也变得不稳定，共包覆正极材料是一个非常有效的方式阻止副反应的发生。但如何选择掺杂元素和共包覆层才能达到锂离子电池较为理想的综合性能还是目前技术人员正在研究的重要课题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种Co/B共包覆镍钴锰锂离子正极材料及其制备方法，旨在解决现有镍钴锰锂离子正极材料的循环性能和倍率性能不够好的技术问题。

一方面，所述Co/B共包覆镍钴锰锂离子正极材料的制备方法包括下述步骤：

步骤S1、称取镍钴锰前驱体；

步骤S2、根据镍钴锰前驱体中镍、钴、锰的金属含量按照预期比例称取一定量的含F的化合物和含W的化合物以及一定量的锂源化合物；

步骤S3、将所述含F的化合物和含W的化合物与镍钴锰前驱体以及锂源化合物一同加入到高速混料器中充分混合，然后进行煅烧，得到掺杂基体材料；

步骤S4、将所述掺杂基体材料加入到去离子水中搅拌均匀，然后滴加钴盐继续搅拌，得到氢氧化钴包覆的正极材料浆液；

步骤S5、将所述正极材料浆液过滤、洗涤、烘干得到氢氧化钴包覆的正极材料粉末；

步骤S6、将所述氢氧化钴包覆的正极材料粉末与锂盐混合并进行二次烧结，得到钴包覆的正极材料；

步骤S7、将含B源化合物与所述钴酸锂包覆的正极材料加入到高速混料器中充分混合，然后进行煅烧，得到Co/B共包覆的镍钴锰三元正极材料。

进一步的，步骤S2中，F、W的掺入摩尔量为镍钴锰前驱体中镍、钴、锰金属摩尔总量的0.001～0.1％，所述含F的化合物为F与Al、Mg、Si中的一种或几种组成的化合物，所述含W的化合物为W的氧化物、卤化物、硫化物中的一种或几种，所述锂源化合物的量按摩尔比Li：Me＝0.9～1.1:1计算，其中Me为镍钴锰前驱体中镍、钴、锰金属摩尔总量。

进一步的，步骤S3的煅烧过程中，煅烧温度为700℃～900℃，煅烧时间为10～25h。

进一步的，步骤S4所滴加的钴盐为硫酸钴、醋酸钴、草酸钴、硝酸钴、氯化钴中的一种或几种，钴元素的包覆量为1000～5000ppm。

进一步的，步骤S6的烧结过程中，烧结温度为600℃～800℃，烧结时间为6h～12h。

进一步的，步骤S7中，所述B源化合物为含硼氧化物、硼酸中的一种或两种，B元素的包覆量为1000～3000ppm。

进一步的，步骤S7的煅烧过程中，煅烧温度为200℃～400℃,煅烧时间为6h～12h。