[发明专利]一种高电位锂离子电池NCA三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池领域，具体为一种高电位锂离子电池NCA三元正极材料及其制备方法，以克服锂离子电池正极材料层状高镍镍钴铝酸锂NCA及其衍生品电化学循环性能差的缺点，特别是在高截止电压条件下循环性能极差的不足。本发明正极材料的分子表达式为Li(Ni_0.8+x+yCo_0.15‑xAl_0.05‑y)_1‑z‑kSi_zO₂@(Li₂SiO₃)_k，0<x<0.15，0<y<0.05，0<z+k≤0.2；其具有较高的放电比容量和优异的循环稳定性能，能够满足较大倍率充放电长循环需求，其制备方法采用传统的固相法首先进行前驱体体相掺杂抑制微裂纹生成，再通过与表面残碱反应自动生成Li₂SiO₃快锂离子导体包覆层，操作简单，易于工业化生产，制备的产品纯度高、化学均匀高、结晶品质高、产物颗粒细小且分布均匀、电化学性能优良且制造成本较低。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及锂离子电池正极材料及其制备方法，具体为锂离子电池正极材料Li(Ni_0.8+x+yCo_0.15-xAl_0.05-y)_1-z-kSi_zO₂@(Li₂SiO₃)_k及其制备方法，其中，0<x<0.15，0<y<0.05，0<z+k<0.2。

背景技术

锂离子电池因其具有能量密度高、自放电小、循环稳定性能优异以及无记忆效应等特点，使其成为了当下新能源汽车产业中的动力电池领域至关重要的一部分。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液构成，其中，正极材料是锂离子电池的关键材料之一，它的性能直接决定着锂离子电池的性能；正极材料也是锂离子电池中成本最高的组分；如何提高正极材料的能量密度和安全性、延长锂离子电池的寿命是决定其能否进入大规模应用的关键。

锂离子电池正极材料目前工业化的主要有：钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元正极材料；NCA和NCM同属三元正极材料，NCA三元正极材料主要为：Li(Ni_0.8+x+yCo_0.15-xAl_0.05-y)O₂及其衍生品；为了满足了市场对正极材料能量密度的需求，三元正极材料正向高镍(Ni≥0.6)方向发展，NCA则属于高镍三元正极材料，目前其摩尔Ni含量均大于80％。目前市场对于NCA的能量密度提出了更高的要求，提高正极材料的截至电压是一种可行的方法；但是随着截止电压的提高，副反应会随之加剧，材料的循环稳定性能急剧下降。而大量研究表明：材料循环性能下降的主要原因是，材料通过多次循环后，正极极片上活性材料产生的大量微裂纹，使材料的极化增大，阻抗增加，电解液渗透到微裂纹中造成短路等。

发明内容