[发明专利]一种高倍率三元正极材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高倍率三元正极材料及制备方法和应用，属于锂离子电池材料技术领域。所提供的高倍率三元正极材料包括基材和基材表面的包覆层，其中，基材为锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂，包覆层含有钨和铝。其制备方法为：前驱体共沉淀阶段采用Zr元素均相掺杂，提高材料硬度，在一次烧结过程采用B元素掺杂诱导材料一次颗粒往细条形方向发展，获得较大的比表面积，提高倍率性能，后期采用W、Al包覆来减少材料表面与电解液的接触，对材料的循环性能起到很大改善，所制备得到的高倍率、高循环性能的三元正极材料可以作为锂电池正极材料广泛应用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体而言，涉及一种高倍率三元正极材料及制备方法和应用。

背景技术

目前常用微混系统电池正极材料主要有小颗粒的三元材料，LFP材料，其中LFP压实密度低，低温性能较差，专利CN109686972A 报道了一种高倍率空心球镍酸锂正极材料的制备方法，专利CN109786695A报道了一种高倍率镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，主要制备出多孔结构的三元材料来提高倍率性能，空心球及多孔结构虽然可以提高倍率性能，担心空心球及多孔结构在极片辊压的过程中容易破碎且空心球及多孔结构与电解液接触过多，容易引起副反应从而导致循环性能变差。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高倍率三元正极材料及制备方法和应用。

本发明是这样实现的:

本发明提供一种高倍率三元正极材料，正极材料包括基材和基材表面的包覆层，基材为锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂，包覆层含有钨和铝，其中，锆的掺杂量为镍钴锰酸锂质量的1000ppm-3000ppm，硼的掺杂量为镍钴锰酸锂质量的1000ppm-2000ppm，包覆层内钨的包覆量为所述镍钴锰酸锂质量的2000ppm-4000ppm，铝的包覆量为所述镍钴锰酸锂质量的1000 ppm -2000ppm。

本发明还提供一种上述高倍率三元正极材料的制备方法，其包括：将锆掺杂的镍钴锰前驱体与锂源、硼源混合后进行第一次烧结，得到锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂，再将锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂与钨源、铝源混合后进行第二次烧结，制得高倍率三元正极材料。

本发明还提供一种高倍率三元正极材料作为锂电池正极材料的应用。

本发明具有以下有益效果:

本发明提供了一种高倍率三元正极材料及制备方法和应用。所提供的高倍率三元正极材料由基材和基材表面的包覆层组成，其中，基材为锆硼共掺杂的镍钴锰酸锂，包覆层含有钨和铝。其制备方法为：前驱体共沉淀阶段采用Zr元素均相掺杂，提高材料硬度，在一次烧结过程采用B元素掺杂诱导材料一次颗粒往细条形方向发展，获得较大的比表面积，提高倍率性能，后期采用W、Al包覆来减少材料表面与电解液的接触，对材料的循环性能起到很大改善，由此制备得到高倍率、高循环性能的三元正极材料可以作为锂电池正极材料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例与对比例XRD的对比图；

图2为实施例与对比例XRD上的003峰对比图；

图3为实施例1提供的锆掺杂的镍钴锰前驱体的SEM图；

图4为实施例1提供的三元正极材料的SEM图；

图5为对比例1提供的三元正极材料的SEM图。

具体实施方式