[发明专利]一种一步法掺杂包覆改性的NCA正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种一步法掺杂包覆改性的NCA正极材料制备方法，包括以下步骤：(1)将镍、钴、铝的可溶性盐在碱性环境中制备出前躯体Ni_xCo_yAl_z(OH)₂；(2)将前驱体、锂源、掺杂剂A、包覆剂B在恒温水浴锅中用无水乙醇中充分混合均匀；(3)将挥发完乙醇干燥后混合粉末进行烧结，烧结温度为800～1000℃，经粉碎过筛后得到表层包覆B、基体掺杂A的单晶NCA正极材料。一步法掺杂包覆制备方法在工业生产中大大缩短生产时间和降低成本，掺杂与包覆的共同作用降低了材料的Li/Ni混排，以及在电池中的副反应，使得材料具备高容量、长循环、高安全性等。

技术领域

本发明涉及锂离子三元正极材料制备领域，具体涉及一种一步法掺杂包覆改性的NCA正极材料的制备方法。

背景技术

全球不可再生能源的日益短缺，促使了可再生新能源行业的快速发展。新能源锂离子动力汽车开始逐渐代替传统的燃油汽车，但因其续航能力、稳定性以及安全性在一定程度上限制其发展。NCA和NCM以其高能量密度、长循环寿命、较好的稳定性和安全性被认为是最具潜力的锂离子动力汽车正极材料。

自2013年以来，国内新能源汽车补贴维持整体下降趋势；2018年，续驶里程150km以下的车型停发财政补贴，而高续驶里程车型补贴转而向上，2019年，补贴大幅退坡，导致市场对新能源汽车动力电池提出了更高的要求，如：高安全性、高能量密度、长循环性能、热稳定性好、成本低。三元正极材料的比容量及能量密度明显高于磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等正极产品，符合提高能量密度发展方向。

高镍三元正极材料以其较高的能量密度成为目前发展的趋势，但是高镍三元正极材料具有一些不可避免的缺陷，如：Li/Ni混排严重，高温循环性能差等，目前最简单有效的方法就是对材料进行掺杂和包覆，掺杂与Ni²⁺离子半径相近的金属原子，从而降低Li/Ni混排。包覆剂形成的包覆层要有较好的导电性，能形成有效的隔膜阻止正极材料与电解液发生副反应。在实际生产过程中一般分为掺杂一烧、包覆二烧，其中还包括两次混料，生产时间较长、生产成本高。

本发明针对高镍三元材料存在的以上问题，开发了一步法掺杂包覆制备方法，在工业生产中大大缩短生产时间和降低成本，掺杂与包覆的共同作用降低了材料的Li/Ni混排，以及在电池中的副反应，使得材料具备高容量、长循环、高安全性等，可以有效降低生产时间和生产成本，使得产品在市场中具有较强的竞争优势。

发明内容

本发明通过一步法对NCA三元正极材料进行掺杂和包覆，在提升材料电化学性能以及安全性、稳定性的同时也大大简化了生产工艺与生产成本。本发明获得的单晶NCA三元正极材料具有：平均粒径D50：5±1μm；比表面积BET：0.5～0.8m²/g。

基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种掺杂与包覆的共同作用降低了材料的Li/Ni混排，以及在电池中的副反应，使得材料具备高容量、长循环、高安全性的正极材料，

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种一步法掺杂包覆改性的NCA正极材料制备方法，包括如下步骤：

(1)将镍、钴、铝的可溶性盐在碱性环境中制备出前躯体；

(2)将前驱体、锂源、掺杂剂A、包覆剂B在恒温水浴锅中用无水乙醇充分搅拌混合；

(3)将挥发完乙醇干燥后的混合粉末进行烧结，再经粉碎过筛后得表层包覆B、基体掺杂A的单晶NCA正极材料。