[发明专利]一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，步骤为：（1）制备无钴高镍掺镁前驱体；（2）将前驱体与LiOH·H₂O混合，一次煅烧后得到Li(Ni_1‑xMn_x)Mg_yO₂正极材料粉末，0.1≤x≤0.5，0.003≤y≤0.005；（3）将正极材料粉末用碱性溶液改性并进行二次煅烧；（4）制备Li_2+zC_1‑zB_zO₃包覆剂，其中0z1；（5）将二次煅烧粉末与包覆剂混合后进行三次煅烧。本发明通过共沉淀法制备了无钴高镍掺镁的前驱体，与锂源混合烧结后制成无钴高镍掺镁材料作为正极材料；并在其表面包覆Li_2+zC_1‑zB_zO₃包覆剂，提升了电池的容量性能和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其是涉及一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法。

背景技术

层状高镍三元锂离子电池正极材料Li(Ni_1-x-yMn_xCo_y)O₂(x+y0.5)具有较高的能量密度，是目前最有前途的正极材料之一。其中，钴元素不仅是活性材料，而且可以有效抑制阳离子(Li/Ni)混排并稳定材料结构，因此含钴的三元材料一般都具有良好的深度放电特性和较好的倍率性能。但由于钴元素价格昂贵，且储量匮乏，不利于大规模使用，减少钴在正极材料中的使用逐渐成为业界共识。

无钴三元正极材料通常以LiNiO₂为主体，通过掺入Mn、Al、Mg、Ti等元素形成高镍三元材料。例如，一种在中国专利文献上公开的“无钴层状正极材料及其制备方法、正极片和锂离子电池”，其公开号CN111435744A，该无钴层状正极材料包括：LiNi_xMn_yO₂晶体，其中，x+y＝1，0.55≤x≤0.95，0.05≤y≤0.45；和锂离子导体，所述锂离子导体附着在所述LiNi_xMn_yO₂晶体的至少部分表面上。该无钴层状正极材料成本低、表面阻抗低、导电性好，锂离子在该无钴层状正极材料中的扩散速度快，电化学活性高。但无钴材料在倍率循环性能及元素成分调控等方面不尽如人意，使用其制得的锂离子电池难以满足符合商用标准的长循环测试。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的无钴锂离子电池正极材料在倍率循环性能及元素成分调控等方面不尽如人意，使用其制得的锂离子电池难以满足符合商用标准的长循环测试的问题，提供一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，通过共沉淀法制备了无钴高镍掺镁的前驱体(Ni_1-xMn_x)Mg_y(OH)₂，与LiOH·H₂O混合烧结制成的无钴高镍掺镁材料作为正极材料；并在其表面包覆Li_2+zC_1-zB_zO₃包覆剂；正极材料中低价Mg²⁺的掺杂能中和高价Mn⁴⁺的作用，降低Ni²⁺的比例，使材料具有较低的Li⁺/Ni²⁺混排和较好的电化学性能；同时，Li_2+zC_1-zB_zO₃包覆剂有助于提升电池的容量性能、倍率性能和循环性能，得到高容量、长寿命、低成本、安全环保的正极材料。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无钴高镍掺镁层状正极材料的制备方法，包括如下步骤：