[发明专利]一种锂离子电池正极材料前躯体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料前躯体及其制备方法，属于电池材料技术领域。该锂离子电池材料前驱体从外层到内层依次为镍钴锰镁钛高熵氧化物—高镍镍钴锰氧化物—镍钴锰镁钛高熵氧化物。该电池材料以高熵材料作为晶核及表面包覆有效地解决了高镍三元材料的安全性问题，提高电池材料的稳定性和循环性，且充放电克容量较高，达到行业中上等水平。该技术方案制备工艺简单，生产成本较低，适用于工业化。

技术领域

本发明属于高熵电池材料领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料前躯体及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、低污染、无记忆效应等特点，是目前能源行业的研究及应用热点。三元镍钴锰酸锂正极材料，由于其能量密度高、循环性能好、工作电压稳定及制备工艺简单等优势逐渐受到市场的青睐，市场占有率不断上升。尤其在动力电池领域，已被认为是目前最具发展潜力的新型锂电正极材料，且已经成功被应用在电动汽车领域，比如美国的Tesla、日本的本田、国内比亚迪和江淮等。

高熵材料是一类由多种元素以等摩尔比或近等摩尔比组成的新型多主元材料，打破了传统的材料设计理念。与传统材料不同，多主元高熵材料成分复杂，组成元素原子随机无序的分布在晶格位置上，因此高熵材料在热力学上具有高熵效应，在动力学上具有缓慢扩散效应，在结构上具有晶格畸变效应，在性能上具有鸡尾酒效应。在多种强化机制的耦合作用下，高熵材料具有很多传统材料无法比拟的优异特性。

例如中国公开号CN110600703A公开了一种锂离子电池用五元过渡金属氧化物高熵材料，用等摩尔量的金属硝酸盐，然后加入甘氨酸、乙二胺四乙酸、六次亚甲基四胺、六亚甲基二异氰酸酯、柠檬酸或草酸，高温保温得到五元尖晶石型氧化物高熵材料，其化学式为( Cr_0.2Fe_0.2Mn_0.2Zn_0.2M_0.2)₃O₄，其中M为二价金属阳离子Co²⁺或Ni²⁺。

通过分析上述专利的内容，可以发现，该高熵材料的仍然无法满足锂离子电池的安全使用要求。

发明内容

1. 要解决的问题

针对上述的问题，本发明提供一种锂离子电池正极材料前躯体的制备方法，有效解决高镍镍钴锰材料的安全性及循环性，且充放电容量较高。

2. 技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的锂离子电池材料前驱体从外层到内层依次为aNi_0.2Co_0.2Mn_0.2Mg_0.2Ti_0.2O_1.2-b Ni_xCo_yMn_zO-cNi_0.2Co_0.2Mn_0.2Mg_0.2 Ti_0.2O_1.2；其中：x+y+z=1，x≥0.6；a+b+c=1，b：（a+c）=7～9：1～3，c：a=4～20：1。

本发明的上述锂离子电池正极材料前躯体的制备方法，包括以下步骤：

（1）按一定比例配制电池级的可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐透明溶液于烧杯a中，配制等摩尔量的可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐、可溶性镁盐、可溶性钛盐透明溶液于烧杯b中；

（2）烧杯b溶液、氨水、碱液加入反应器中搅拌反应，控制反应pH不变，烧杯b溶液加入了5%～25%后，停止加料，并加入谷氨酸和通入N₂，继续搅拌半个小时；