[发明专利]一种低内阻、低胀气率的高镍三元正极材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种低内阻、低胀气率的高镍三元正极材料及其制备方法、应用，包制备方法包括下列步骤：S1.将含镍钴三元前驱体置于气氛炉中预氧化，得复合金属氧化物；S2.将复合金属氧化物与氢氧化锂进行混合，并加入掺杂剂，再进行氧气气氛煅烧，得一次煅烧料；S3.将一次煅烧料与水加入反应釜中进行湿法混合，得反应料；再滴入试剂反应，待反应完毕后进行干燥，得混料；S4.将混料与包覆剂混合后置于气氛炉中进行二次有氧煅烧，再经粉碎、过筛、除磁，即得三元正极材料。本发明通过对含镍钴三元前驱体预氧化、湿混加试剂、湿法包覆优化工艺，所得正极材料组装软包电池，具有内阻低、胀气率低的优点，从而增加电池安全性及使用寿命。

技术领域

本发明属于新能源汽车用锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种低内阻、低胀气率的高镍三元正极材料及其制备方法、应用。

背景技术

目前市场上锂电池用正极材料比较主流的主要有两种：三元正极材料和磷酸铁锂正极材料，这两种材料用在动力电池上各有利弊，磷酸铁锂电池循环寿命较长、安全性较好、成本较低，但是存在能量密度较低、低温性能欠佳等缺点；三元锂电池能量密度高，但存在安全性和循环寿命较低的缺点。随着新能源汽车的发展，现在的电动汽车续航是消费者关注的最重要标准，因此能量密度高的三元锂电池就逐渐成为主流。

目前，锂离子电池用三元正极材料NCM523和NCM622已投入量产用。但是，这两种材料生产成本高，能量密度较低，不能满足汽车续航标准，因此高镍、低钴化逐渐成为三元正极材料发展趋势。经过研究，镍含量过高会导致三元材料中Li/Ni混排加剧、材料表面碱性等杂质残留大幅上升，从而使电池包胀气严重，导致电池鼓胀变形、循环及搁置寿命缩短，产生严重的安全隐患。

目前，行业主流通过水洗工艺来降低材料表面的残碱，但是水洗后材料性能会大大降低，同时内阻变大，影响材料的循环寿命和安全性能。

专利201810692717.5公开了一种高镍正极材料及其制备方法，该方法所制得的材料残碱水平低、胀气率低，但是材料容量不高，影响了电池的能量密度；专利CN201910038706.X公开了一种NCM811型三元材料的制备方法，该方法是通过在正极材料水洗过程中加入锆源包覆液来降低材料容量，但是材料表面残留的Li₂CO₃和LiOH的含量高、胀气率高，影响了材料的安全性能。因此，高镍正极材料的制备工艺仍然有待于优化改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有技术中高镍三元正极材料内阻高、胀气率高、组装电池寿命短的问题。

本申请解决其技术问题的解决方案是：

一种低内阻、低胀气率的高镍三元正极材料的制备方法，包括下列步骤：

S1.将含镍钴三元前驱体置于气氛炉中预氧化，得复合金属氧化物；

S2.将复合金属氧化物与氢氧化锂以锂与金属摩尔比为1.01-1.15:1进行混合，并加入掺杂剂，再进行氧气气氛煅烧，得一次煅烧料；

S3.将一次煅烧料与水以水料比为0.5:1-5:1加入反应釜中进行湿法混合，得反应料；再滴入试剂反应，待反应完毕后进行干燥，得混料；

S4.将混料与包覆剂混合后置于气氛炉中进行二次有氧煅烧，再经粉碎、过筛、除磁，即得三元正极材料。

进一步地，在步骤S1中，所述含镍钴三元前驱体的通式为Ni_xCo_yM_z(OH)₂；其中，x+y+z＝1，0.8≤x≤1，0≤y≤0.2，0≤z≤0.2，M为Mn或Al。