[发明专利]一种钨、镧双掺杂共包覆的三元正极前驱体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钨、镧双掺杂共包覆的三元正极材料前驱体，包括基体和包覆于基体表面的包覆层，基体的分子式为Nisubgt;x/subgt;Cosubgt;y/subgt;Mnsubgt;z/subgt;Wsubgt;p/subgt;Lasubgt;q/subgt;(OH)subgt;2/subgt;，包覆层为WOsubgt;3/subgt;与Lasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的复合物包覆层。W和La掺杂有利于提高前驱体的稳定性；同时，前驱体外层区域高温煅烧过程中形成的与前驱体内部相同元素掺杂构成的WOsubgt;3/subgt;和Lasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;混合包覆层结构可以使外层的氧化物和内部的前驱体结构结合的更为紧密，显著减少纳米氧化物层的脱落问题，使得钨、镧双掺杂共包覆方法发挥协同效应，综合提升锂离子电池三元前驱体的结构稳定性。还提供一种该前驱体材料的制备方法，该制备方法工艺简单、成本低、流程短、操作简单，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种钨、镧双掺杂共包覆锂的三元正极材料前驱体及其制备方法。

背景技术

镍钴锰三元前驱体（NCM）是锂离子电池正极材料最重要的原材料，NCM三元前驱体主要制备方法是把镍钴锰对应的金属盐溶液与液碱以及氨水同时加入钢制反应釜中进行共沉淀反应，得到NCM前驱体。然而，由于设备及工艺条件限制，在金属盐共沉淀反应形核过程中通常会有微裂纹产生，导致前驱体的结构稳定性较差。前驱体的品质（形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等）直接决定了最后烧结产物的理化指标，为了更好的发挥三元正极材料优异的电化学性能，对其前驱体的制备过程进行调控对于三元正极材料的生产至关重要。

CN111675247A的中国发明专利申请公开了一种高镍三元正极材料NCM前驱体的制备方法，通过沉淀法制备三元前驱体，所得前驱体颗粒较为松散，且生产的前驱体一致性较差，影响后续烧结过程材料的性能。此外，由于制得球状三元材料NCM本体结构的稳定性一般，不利于正极材料性能的发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种钨、镧双掺杂共包覆锂离子电池三元前驱体及其制备方法。其中，通过调控共沉淀反应过程中不同阶段金属离子的浓度来实现不同元素的差异分布，La元素均匀分布在前驱体体相组分中，而W元素则均匀分布于前驱体的表界面处，La元素对前驱体的空间结构起到支撑作用，在表界面区域均匀掺杂的W元素在烧结中向颗粒内部扩散，形成梯度分布，从而有利于进一步稳定材料的表面活性。同时，前驱体外层区域高温煅烧过程中形成的与前驱体内部相同元素掺杂构成的WO₃和La₂O₃混合包覆层结构可以使外层的氧化物和内部的前驱体结构结合的更为紧密，显著减少纳米氧化物层的脱落问题，使得钨、镧双掺杂共包覆方法发挥协同效应，综合提升锂离子电池三元前驱体的结构稳定性。本发明制备方法流程短，成本低廉。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种钨、镧双掺杂共包覆的三元正极材料前驱体，包括基体和包覆于基体表面的包覆层，所述基体的分子式为Ni_xCo_yMn_zW_pLa_q(OH)₂，其中0.6≤x1，0y≤0.2，0z≤0.2，0p≤0.1，0q≤0.05，x+y+z=1，所述包覆层为WO₃与La₂O₃的复合物包覆层。

作为优选，掺杂元素La均匀分布于基体体相中，掺杂元素W均匀分布于基体表界面处；

所述WO₃与La₂O₃的复合物包覆层为基体质量的2～5%。

作为优选，所述前驱体的一次颗粒为条状，二次颗粒为球状。