[发明专利]一种无钴三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无钴三元正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域，包括以下步骤：将可溶性铝盐、可溶性镍盐混合加入到纯水中配成铝镍无机盐混合液；以铝镍无机盐混合液、氨水溶液、氢氧化钠溶液为原料进行共沉淀反应，待反应完成后进行陈化，然后经过滤、洗涤、干燥，得到铝镍前驱体；将铝镍前驱体加入到高锰酸钾溶液中，搅拌，然后进行微波处理，冷却，洗涤，干燥，得到铝镍猛前驱体；将铝镍猛前驱体和锂盐混合，在空气氛或氧气氛中烧结，冷却、研磨，即得。本发明制备的无钴三元正极材料因不含有Co元素，使得材料成本大幅降低，且Al和Mn元素的引入使得材料稳定性提升，循环性能相较于含钴三元正极材料NCM无明显差异。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种无钴三元正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种高能量密度、高效率的能量储存装置，目前已经广泛应用于便携式数码设备、电动汽车等领域。锂离子电池体系是由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大关键材料构成，因此材料的性质直接关系到锂离子电池的性能。

近阶段正是新能源动力汽车发展的黄金时期，车用动力锂离子电池的主流正极材料有磷酸铁锂、三元材料，三元材料因能量密度更高，受到了人们的广泛关注。常见的三元材料有镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等，我们可以看见常见的三元材料中都含有钴，相比镍、锰，钴的价格高的同时存储量少，因此三元材料无钴化或者低钴化成为人们考虑的问题。

目前已公开的一些含镍、锰等元素的无钴三元正极材料，一般都是采用共沉淀法制备得到的，是将锰盐、镍盐等与氨水、氢氧化钠溶液进行共沉淀反应得到的。然而，这些共沉淀法制备无钴三元正极材料难度大，三种元素无法达到共同均匀沉淀使得材料达不到要求的性能。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种无钴三元正极材料及其制备方法，先采用共沉淀法制备了铝镍二元前驱体，再将该前驱体在高锰酸钾溶液中进行微波反应得到铝镍猛三元前驱体，所得无钴三元正极材料的电化学性能优异。

本发明提出的一种无钴三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将可溶性铝盐、可溶性镍盐混合加入到纯水中配成铝镍无机盐混合液；

S2、以铝镍无机盐混合液、氨水溶液、氢氧化钠溶液为原料进行共沉淀反应，待反应完成后进行陈化，然后经过滤、洗涤、干燥，得到铝镍前驱体；

S3、将铝镍前驱体加入到高锰酸钾溶液中，搅拌，然后进行微波处理，冷却，洗涤，干燥，得到铝镍猛前驱体；

S4、将铝镍猛前驱体和锂盐混合，在空气氛或氧气氛中烧结，冷却、研磨，即得。

优选地，无钴三元正极材料的化学式满足：LiNi_xAl_yMn_zO₂；其中，x+y+z＝1，x：y：z＝4-8：0.5-3：0.5-3。

优选地，微波处理的具体操作是：微波功率为200-1000W，每次微波处理10-60s后冷却至室温后再重复进行微波处理，微波处理2-10次。

优选地，S2中，共沉淀反应的具体操作如下：向反应容器中加入氨水溶液，调节反应体系的pH，然后将铝镍无机盐溶液、氨水溶液、氢氧化钠溶液同时滴加到反应容器中，通过调节氨水溶液和氢氧化钠溶液的滴加速度来控制反应体系的pH。

优选地，氨水溶液的浓度为0.1-5mol/L。

优选地，共沉淀反应的反应体系pH范围控制在7-13。

优选地，S2中，陈化4-12h。

优选地，S4中，铝镍猛前驱体和锂盐的摩尔比为1：1-1.5；所述锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂中的至少一种。