[發明專利]一種W摻雜改性的高鎳三元正極材料

在審

• 申請號: 201910197502.0
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109904432A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 李聰;蘇岳鋒;楊永清;陳來;楊智茹;盧赟;包麗穎;譚國強;王敬;黃擎;陳實;吳鋒
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔;仇蕾安

本發明涉及一種W摻雜改性的高鎳三元正極材料，屬于化學儲能電池領域。所述材料通過將鎳鈷錳氫氧化物前驅體、鎢源和LiOH·H₂O的混合物研磨混合均勻，得到固體粉末，然后將固體粉末在氧氣氛圍下進行煅燒，冷卻后得到。本發明中W的摻雜能夠穩定材料結構，降低電荷轉移阻抗，從而改善材料電化學性能，提高了材料容量保持率和倍率性能。所述合成方法簡單，工藝及技術容易實現，可以大規模商業化應用。

本發明涉及一種W摻雜改性的高鎳三元正極材料，屬于化學儲能電池領域。

背景技術

隨著環境污染的加劇和石油資源的緊缺，人們越來越重視環境問題，我們迫切地去構建一個低碳環保型的社會。因此，近幾年，電動車為主的新能源行業也快速的發展起來，但是要電動車全部的替換掉燃油車，我們需要提升電動車的續航里程、快速充電、安全性和壽命等，以此來達到其可以和燃油車抗衡的目的。目前，電動車用的都是鋰離子電池，在眾多的鋰離子電池正極材料中，層狀高鎳三元正極材料Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y](0.6<x<1,0<y<1,0<1-x-y<1)相比于傳統的LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂正極材料，其容量更高，循環性能較好，安全性也良好，而且其價格低廉，這使其成為極具發展前景的正極材料。

高鎳三元正極材料的高容量也為其帶來了很多問題，隨著循環材料微裂縫的擴大，到最后材料結構的破碎；電解液和正極材料的反應，導致電池容量的不可逆損失以及結構的破壞；在高壓放電下，陽離子混排，導致發生不可逆的相變等一系列問題。因此，通過設計正極材料形貌；給電解液添加添加劑來抑制副反應的發生；摻雜元素來改善正極材料電化學性能，通過摻雜可以拓寬鋰離子擴散通道，抑制相變的產生，減少過渡金屬的溶出；包覆也常被用來改善正極材料電化學性能，包覆層可有效抑制電解液和活性物質的副反應，增強電子導電率和離子導電率等優勢。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種W摻雜改性的高鎳三元正極材料，通過在高鎳三元正極材料的前驅體與鋰鹽進行混合的同時進行W的摻雜，從而實現W在高鎳三元正極材料表層和內部的摻雜。明顯有效的改善了材料的循環性能和倍率性能，尤其是高截止電壓下高倍率下的電化學性能改善明顯，并且提供了一條簡單易操作可產業化的制備方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下。

一種W摻雜改性的高鎳三元正極材料，所述材料通過以下方法制備得到：

步驟(1)：將LiOH·H₂O加入研缽中干磨3-5min，將顆粒研磨成粉末之后，再加入鎳鈷錳氧化物前驅體和鎢源混合均勻，干磨10-30min，再加入乙醇淹沒鎳鈷錳氧化物前驅體和鎢源的混合物，濕磨30-40min，以便混合的更加充分，得到固體粉末；

步驟(2)將固體粉末在氧氣氛圍下首先在455℃-550℃下預煅燒6-8小時，再升溫至700℃-850℃下保溫煅燒12-18小時，預煅燒和煅燒階段升溫速率分別獨立為3-5℃/min，冷卻后得到一種W摻雜改性的高鎳三元正極材料；

其中，鎳鈷錳氫氧化物前驅體中鎳、鈷、錳的摩爾比為x：y：(1-x-y)， 0.6<x<1，0<y<1，0<1-x-y<1；

鎢源和鎳鈷錳氧化物前驅體質量比的0.005-0.02:1。

優選的，步驟(1)中所述鎢源為三氧化塢或偏鎢酸銨。

優選的，步驟(1)中所述鎳鈷錳氫氧化物前驅體為Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1(OH)₂。

優選的，步驟(1)中所述鎢源與鎳鈷錳氫氧化物前驅體的質量比為0.005:1。