[发明专利]一种复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料及其制备方法。该制备方法，包括以下步骤：将无钴前驱体与锂源混合均匀，高温退火后，粉碎过筛得到无钴基体材料一；将无钴基体材料一与含钨化合物混合均匀，高温煅烧后，得到Lisubgt;2/subgt;WOsubgt;4/subgt;包覆的无钴基体材料二；将无钴基体材料二分散到含锆源和钒源的包覆溶液中，搅拌直至蒸干，然后高温煅烧，制备得到Lisubgt;2/subgt;WOsubgt;4/subgt;及W掺杂ZrVsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料。本发明通过在无钴单晶正极材料表面预先包覆Lisubgt;2/subgt;WOsubgt;4/subgt;纳米层，随后进一步包覆ZrVsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;纳米层，使表层部分W原子进入ZrVsubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;结构中形成掺杂效应，显著提升了所得无钴单晶正极材料的倍率性能及高温循环稳定性。

技术领域

本发明涉及正极材料技术领域，尤其涉及一种复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料及其制备方法。

背景技术

无钴单晶正极材料多由2-6微米的一次颗粒组成，相比于常规多晶正极材料具有较大的振实密度及机械强度。此外，摒弃了钴元素的使用带来了较大的成本优势，使其具有更大的应用前景。然而，纯相无钴单晶材料由于缺乏钴元素，其倍率性能及循环稳定性相对较差。

表面包覆是对无钴材料优化改性的常用方法，然而常用的包覆材料，如铝、钛、镁、锆等的氧化物，多为惰性层，离子传导率偏低，对材料倍率及循环性能的改善效果不佳。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料及其制备方法，用以解决现有技术中常规的表面包覆材料对无钴单晶正极材料的倍率性能和循环性能改善效果不佳的技术问题。

本发明的第一方面提供一种复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将无钴前驱体与锂源混合均匀，高温退火后，粉碎过筛得到无钴基体材料一；

步骤2、将无钴基体材料一与含钨化合物混合均匀，高温煅烧后，得到Li₂WO₄包覆的无钴基体材料二；

步骤3、将无钴基体材料二分散到含锆源和钒源的包覆溶液中，搅拌直至蒸干，然后高温煅烧，制备得到Li₂WO₄及W掺杂ZrV₂O₇复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料。

本发明的第二方面提供一种复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料，该复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料通过本发明第一方面提供的复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料的制备方法得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过在无钴单晶正极材料表面预先包覆Li₂WO₄纳米层，随后进一步包覆ZrV₂O₇纳米层，使表层部分W原子进入ZrV₂O₇结构中形成掺杂效应，显著提升了所得无钴单晶正极材料的倍率性能及高温循环稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例1～3所得无钴单晶正极材料的XRD图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的第一方面提供一种复合纳米层包覆的无钴单晶正极材料的制备方法，包括以下步骤：