[发明专利]一种氧位掺杂镍钴铝正极材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种氧位掺杂镍钴铝正极材料及其制备方法和用途，所述正极材料化学式为LiNi_1‑x‑yCo_xAl_yO_2‑zX_z(1‑x‑y0.5，0x1，0y1，0z0.5)，X包括F和/或S。本发明提供的氧位掺杂镍钴铝正极材料，氧位元素掺杂改良了材料的晶体结构，并通过球磨时间的控制，达到了元素掺杂和粒径控制的双重目的，提高了正极材料的放电比容量与循环性能，制成的2032纽扣式电池在25℃，0.2C倍率以及2.5V～4.25V电压窗口下，首次放电比容量高至198.6mAh/g，500圈循环后容量保持率可达到85.7％。

技术领域

本发明属于储能材料制备领域，涉及一种正极材料及其制备方法和用途，具体涉及一种氧位掺杂镍钴铝正极材料及其制备方法和用途。

背景技术

锂离子电池由于具有比能量大、工作电压高、安全性高、环境污染小等优点，在各种便携式电子设备、电动汽车和新能源存储等领域有广泛的应用前景。而正极材料是锂离子电池产品的核心组成部分，其直接影响电池的最终使用性能，而且正极材料所占电池成本的比例达到40％左右，因此锂离子电池正极材料一直是研究热点。

三元电池材料是制作动力锂电池的新型材料之一，由于其在资源占用、性价比、安全性等方面的优势，已经被视为未来动力锂电池的新一代正极活性物质，市场前景广阔，一般采用镍钴锰三元体系或镍钴铝三元体系。其中镍钴铝三元材料的容量是最高的，镍钴铝三元体系掺铝元素效果最佳，循环寿命长，但存在一个问题：铝元素是两性物质，在碱性较弱时生成氢氧化铝，但碱性较强时，会生成铝酸盐，在制备三元材料的过程中，铝离子不稳定直接影响镍钴铝三元材料的性能。

CN 106410187 A公开了一种掺杂改性的镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，该制备方法首先配置了镍盐和钴盐的第一混合液，然后配置铝盐、络合剂以及含有掺杂金属元素的第二混合液，最后将第一混合液、第二混合液、碱液和氨水混合后进行反应；CN107935059 A公开了一种镍钴铝三元材料前驱体及其制备方法，该方法的步骤为：混合镍、钴与铝，去离子水配置混合溶液后，将混合溶液、沉淀剂以及络合剂混合反应，得到镍钴铝三元材料前驱体。但制备镍钴铝三元正极材料过程中所用铝为两性物质，铝的存在形式随着反应溶液pH的变化而变化，如在碱性较弱时生成氢氧化铝，但碱性较强时，会生成铝酸盐，形态不稳定。影响着制备得到的镍钴铝三元材料的性能。

综上，需要开发一种制备镍钴铝三元正极材料的过程中，保证铝离子的稳定性的合成方法，以提高镍钴铝三元正极材料的稳定性。

发明内容

本发明提供了一种氧位掺杂镍钴铝正极材料及其制备方法和用途，所述正极材料化学式为LiNi_1-x-yCo_xAl_yO_2-zX_z(1-x-y0.5，0x1，0y1，0z0.05)，本发明提供的镍钴铝锂离子电池正极材料电化学性能优良，镍钴铝离子电池正极材料的制备过程中铝离子的形态稳定，且制备方法简单易制，材料粒度可控，具有优异的电化学性能。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种氧位掺杂镍钴铝正极材料，所述正极材料化学式为LiNi_1-x-yCo_xAl_yO_2-zX_z，X包括F和/或S。

其中1-x-y0.5，0x1，0y1，0z0.05，例如可以是x＝0.3、y＝0.2、z＝0.01，x＝0.2、y＝0.3、z＝0.01，x＝0.1、y＝0.1、z＝0.03，x＝0.15、y＝0.05、z＝0.01或x＝0.15、y＝0.05、z＝0.02，优选为x＝0.15、y＝0.05、z＝0.02，x、y与z的数值包括但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。