[发明专利]含W高镍三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含W高镍三元正极材料，该高镍三元正极材料同时包含球形貌二次颗粒和单晶形貌颗粒，单晶形貌颗粒内部基本不含W元素，球形貌二次颗粒中掺杂有W元素；其制备包括：先将镍盐、钴盐和锰盐按摩尔比混合，加入氨水与氢氧化钠溶液共沉淀制备得到前驱体A；再将镍盐、钴盐、锰盐、钨盐混合，通过氨水与氢氧化钠溶液共沉淀制备得到含钨元素的前驱体B；将前驱体A、前驱体B、锂源、含有掺杂元素M的化合物混合，有氧气氛下进行高温烧结，得到同时包含球形貌二次颗粒和单晶形貌颗粒的高镍三元正极材料。本发明产品中二次球颗粒提升容量的同时，也能够保证循环过程中锂离子脱嵌时晶体结构不会产生明显相变，有助于提升循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高镍三元正极材料及其制备方法。

背景技术

新能源汽车发展到今天，对续航里程数要求不断提高，所以对于锂电池正极材料而言，开发更高镍含量的材料是研究方向之一。高镍正极材料的容量优势非常明显，实际克容量能够达到200mAh/g左右，此外高镍材料由于更低Co的使用，在价格方面具有一定的优势。虽然目前由于稳定、循环性能等方面的制约因素在动力电池储能领域未开展大规模的应用，但是随着新的掺杂包覆技术以及前驱体技术的不断发展，这些弊端也在逐渐地被弥补。

高镍正极材料目前有两个发展方向，主要从形貌上进行区分，分为二次球形貌颗粒和单晶形貌颗粒，目前对于这两种形貌的材料已经有了较为成熟的制备方法，申请号为201811382498.7的中国专利文献介绍了一种高镍二次颗粒材料制备方法，制备得到二次球形貌的高镍正极材料；二次球由于高温循环差、高温DCR增长快、产气等因素的制约，更多的是应用在储能领域，动力领域应用较少。申请号为201710883429.3的中国专利文献介绍了一种高镍单晶材料的制备方法，制备得到了单晶形貌的高镍正极材料。单晶虽然在产气、循环等方面具有更高的优势，但是容量低是其最大的弊端，使得高镍材料对电动汽车的高续航特性优势降低。这两种形貌的高镍正极材料具有各自的缺陷，成为其主要的技术瓶颈。

目前已有将上述两种形貌的材料进行组合使用(参见申请号201410050211.6的中国专利文献)，但其中不含W元素，并且其通常采用的是物理掺混，将两种形貌的正极材料直接混合得到同时具有球形形貌和单晶形貌的高镍正极材料，由于这两种形貌材料的制备工艺不同，比如两种材料的制备条件、烧结温度、掺杂物质、包覆物质等均不相同，进而导致了两种形貌材料的基本的晶胞参数差异较大，这种差异需要使用不同的电池体系来调节匹配，所以简单的物理掺混有其显著弊端。简单的物理掺混，不能有效改善材料的容量和循环性能；也不能解决产气，内阻增长快等弊端；无法更好地匹配电池系统，只是能简单地增大其压实密度。因此，简单的物理掺混，并不能实质性解决现有高镍材料存在的问题，甚至会适得其反。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种含W高镍三元正极材料，其中球形貌二次颗粒和单晶形貌颗粒共同存在；并且还提供了制备此高镍正极材料的方法，通过对前驱体和烧结制度的控制，利用一次烧结同时生成单晶和二次球两种形貌的高镍正极材料。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种含W高镍三元正极材料，其化学式为Li_aNi_xCo_yMn_1-x-yW_bM_cO₂，所述高镍三元正极材料同时包含球形貌二次颗粒和单晶形貌颗粒，所述单晶形貌颗粒内部基本不含W元素(如果单晶形貌颗粒内部含W元素，则难以形成单晶颗粒，很容易长成二次球)，所述球形貌二次颗粒中掺杂有W元素(因为部分前驱体中掺杂有W元素，而W限制了一次颗粒的生长进而生成二次球，因此球形貌二次颗粒中必然含有W元素)。