[发明专利]一种NCMA四元梯度材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种NCMA四元梯度材料及其制备方法，所述材料由内到外依次包括内核结构、外壳结构、包覆层，所述包覆层含有元素Mg，所述材料除去所述包覆层的化学通式为LiNi_xCo_yMn_zAl_wO₂，其中x、y、z、w的取值同时满足以下条件：0.8≤x≤1，0≤y≤0.1，0≤z≤0.2，0≤w≤0.1，且x+y+z+w＝1；所述内核结构的化学通式为LiNi_aCo_yMn_bAl_wO₂，所述外壳结构的化学通式为LiNi_cCo_yMn_dAl_wO₂，0.8≤a≤1，0≤b≤0.2，且a＞x，b＜z，a+y+b+w＝1；0＜c≤0.6，0.3≤d≤0.9，其中c＜x，d＞z，且c+y+d+w＝1。本发明所述材料在保证高镍结构的同时能有效改善高镍材料循环性能，所述方法制作流程简单，可操作性强，便于高镍材料的工业化生产，解决了现有技术中高镍材料循环性能差、制作环境要求高等问题。

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，具体涉及一种NCMA四元梯度材料(镍钴锰铝四元梯度材料)及其制备方法。

背景技术

当今社会，在环境污染和能源危机的双重压力下，寻找清洁的绿色能源是当今世界共同努力的方向，而锂离子电池在清洁能源中占有很重要的一席之地，特别是锂离子电池作为汽车的动力源，近几年发展迅速，也为全球能源和环境问题提出了一条新的发展道路。

自Sony公司1991年在市场上开始使用锂离子二次电池以来，锂离子电池经历了NCM111、NCM424、NCM523、NCM622等一系列的发展。目前市面上的锂离子电池采用的材料也主要为NCM三元材料(镍钴锰三元材料)。但近年来由于钴的价格不断升高，以及市场导向，电池市场逐渐向高比容量、低成本、长寿命的层状高镍正极材料方向发展，因此，高镍材料被认为是极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。

研究表明，在电池材料的层状结构中，镍是主要的氧化还原反应元素，提高镍含量可以有效提高电池比容量，能量密度。虽然高镍材料具有一系列明显优点，但由于高镍材料本身还存在以下问题：阳离子混排和微裂纹现象导致的循环性能差，尤其是电池经过多次循环之后，电容量下降严重，同时高价镍与电解质反应导致的胀气现象引起的安全性能差，表面残锂高导致的对制作环境要求高，上述问题都严重制约着高镍材料的发展。

针对上述问题，目前现有技术提供了两种解决办法：掺杂和包覆。中国发明专利CN108269970A公开了一种锂离子电池梯度正极材料及其制备方法，通过控制材料各元素含量及梯度掺杂元素合理分配，改善高镍材料的循环寿命。但是该方法制作方式复杂，主要通过掺杂浓度梯度元素的方式使镍浓度梯度的改变不够明显，无法从根本上解决高镍材料存在的问题。因此尚缺乏一种能够有效改善高镍材料循环性能以及改善制作环境要求高的高镍材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有技术中高镍材料循环性能差、制作环境要求高等问题。