[发明专利]一种高镍四元锂离子电池正极前驱体材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高镍四元锂离子电池正极前驱体材料的制备方法，属于锂离子电池制备技术领域。本发明的一种高镍四元锂离子电池正极前驱体材料的制备方法，是对NCM材料进行少量Al掺杂从而获得高镍四元锂离子电池正极材料前驱体，工艺简单，成本较低，所得高镍四元锂离子电池正极材料前驱体球形度高，比表面积大，松装大。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，涉及一种高镍四元锂离子电池正极前驱体材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池被广泛的用于各种能源使用设备，正极材料是影响锂离子电池性能的关键组成部分之一，历年来有不少商用正极材料相继问世，但这些材料的缺陷也相对较为明显，橄榄石型的LiFePO₄振实密度低，尖晶石型的LiMnO₄高温衰退，层状结构的LiCoO₂毒性大且Co价昂贵储量稀少。随后科学家们发现了性能优异的层状结构材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，后来相继开发出LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.2O₂、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂。然而，随着电动汽车的发展，动力电池需要的能量密度也逐渐的提高，逐渐开发出了NCA正极材料，NCA材料在能量密度与能量衰减上优于NCM材料且成本更低但NCM材料循环寿命长。

如果将两种电池的优势结合在一起，并克服两种材料的劣势，是否能创造出一种性质更加优异且稳定的材料，事实上这种材料是存在的，2016年韩国汉阳大学的Un-HyuckKim、Chong S.Yoon和Yang-Kook Sun就提出了在NCM材料中掺入部分Al元素来抑制阳离子混排和岩盐结构等杂相的生成，减少了晶界破碎，从而显著提升了材料的循环寿命，在100％DOD循环3000次后仍然能够保持84％的初始容量。

锂离子正极材料的物化性能跟正极材料前驱体密切相关，目前国内主要为NCA正极材料与NCM正极材料，这两类材料都有各自的优点跟缺陷，这些主要都是前驱体影响的，因此制备出能结合两类材料优点的前驱体材料尤为重要。

发明内容

基于上述存在的问题，本发明提供了一种高镍四元锂离子电池正极前驱体材料的制备方法，是对NCM材料进行少量Al掺杂从而获得高镍四元锂离子电池正极材料前驱体，工艺简单，成本较低，所得高镍四元锂离子电池正极材料前驱体球形度高，比表面积大，松装大。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种高镍四元锂离子电池正极前驱体材料的制备方法，包括下列步骤：

S1.将可溶性镍、钴、锰盐混合，制备成混合盐溶液；

S2.将铝盐与碱金属氢氧化物混合，制备成碱铝溶液；

S3.在氮气气氛下，向纯水中加入络合剂成络合剂溶液，再加入碱金属氢氧化物调节络合剂溶液pH为碱性；随后将混合盐溶液、碱铝溶液同时通入并搅拌进行恒温共沉淀反应；

S4.所述共沉淀反应的产物粒度达标后，对产物进行固液分离、陈化、洗涤、干燥、筛分、除磁，得高镍四元锂离子电池正极前驱体材料。

进一步地，所述高镍四元锂离子电池正极材料前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_zAl_w(OH)₂，其中，x+y+z+w＝1，1≧x≧0.6，0.5≧y≧0，0.5≧z≧0，0.5≧w≧0。