[發明專利]一種復合包覆改性的高鎳NCA正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110703573.0
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113363492B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 蔡振勇;李艷;鄒強
• 申請（專利權）人: 巴斯夫杉杉電池材料有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

1.一種復合包覆改性的高鎳NCA正極材料，其特征在于：所述NCA正極材料以三元材料為基體，在基體的表面包裹有復合包覆改性層；

所述三元材料的化學式為Li_aNi_xCo_yAl_zN_bO₂，其中1.005≤a≤1.06，0.80≤x≤0.97，0.02≤y≤0.15，0z≤0.10，0≤b≤0.10，N為Zr、Cr、Mg、V、Ti、Sr、Sb、Y、W、Nb、Zn、Ce、Al、B、Ba、Sn中的一種或多種；

所述復合包覆改性層由LiCoO₂與Co₂O₃組成，所述復合包覆改性層的含量為基體總重量的0.2wt%~3wt%；

所述復合包覆改性層中LiCoO₂與Co₂O₃的摩爾比為1:(1.5~2)。

2.如權利要求1所述的NCA正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、氫氧化物前驅體制備：將鎳鹽溶液、鈷鹽溶液、氫氧化鈉溶液及氨水溶液泵入反應釜中，發生共沉淀反應，得到鎳鈷氫氧化物前驅體；

S2、一燒基體的制備：將步驟S1得到的鎳鈷氫氧化物前驅體、鋰源、鋁源、N源混合均勻，然后在氧氣氣氛中燒結，后冷卻至室溫，粉碎過篩后得到一燒基體；

S3、NCA正極材料的制備：將步驟S2得到的一燒基體與去離子水混合得到固液混合物，加入鈷源，并調節pH值至7.0-8.5，然后過濾、干燥，再置于氧氣氣氛中燒結，燒結后冷卻至室溫，過篩后即可得到復合包覆改性的高鎳NCA正極材料。

3.根據權利要求2所述的NCA正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S3的燒結包括預熱過程以及多個反復的升溫降溫過程，預熱過程使溫度由室溫上升至400~450℃，預熱時間為1~3h，升溫降溫過程中波谷溫度控制在400℃~450℃，波峰溫度控制在700℃~750℃。

4.根據權利要求3所述的NCA正極材料的制備方法，其特征在于：步驟S3中，所述反復的升溫降溫過程中，每個升溫降溫的周期內升溫時間與降溫時間比為1:(1~3)。

5.根據權利要求2所述的NCA正極材料的制備方法，其特征在于：步驟S1中，所述鎳鹽選自硫酸鎳、硝酸鎳或氯化鎳中的一種或多種；所述鈷鹽選自硫酸鈷、硝酸鈷或氯化鈷中的一種或多種；所述鎳鹽和鈷鹽的摩爾比為 (0.85~0.97):(0.03~0.15)；

步驟S1中，反應釜的溫度控制為40-80℃，pH值控制為10-14。

6.根據權利要求2所述的NCA正極材料的制備方法，其特征在于：步驟S2中，所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰中的一種或兩種；所述鋁源選自氫氧化鋁、氧化鋁中的一種或兩種；

步驟S2中，燒結時間為5-28h，燒結溫度控制在700-850℃。

7.根據權利要求2所述的NCA正極材料的制備方法，其特征在于：步驟S3中，所述鈷源選自硝酸鈷、硫酸鈷、氯化鈷中的一種或幾種；所述鈷源占一燒基體重量的2wt%~8wt%。

8.根據權利要求2所述的NCA正極材料的制備方法，其特征在于：步驟S3中，所述一燒基體與去離子水的固液比為：(0.5~1.0):1。