[發明專利]鎂、磷酸銻鋁鋰共修飾的高鎳無鈷正極材料的前驅體及其制備方法、正極材料

有效

• 申請號: 202110787089.0
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113233519B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 張寶;鄧鵬;林可博;丁瑤;鄧夢軒
• 申請（專利權）人: 浙江帕瓦新能源股份有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01B25/45;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳;肖小龍

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，具體公開了一種鎂、磷酸銻鋁鋰共修飾的高鎳無鈷正極材料、前驅體、以及制備方法。本發明所述正極材料的化學式為LiNi_xMn_yMg_zO₂?nLi_pAl_qSb_w(PO₄)₃，體相有鎂元素摻雜，且材料的表面有Li_pAl_qSb_w(PO₄)₃的包覆層。該正極材料的制備方法包括以下步驟：首先共沉淀得到Ni_xMn_yMg_z(OH)₂；然后將鋰源、銻源、磷源和鋁源加入到溶劑中，再加入Ni_xMn_yMg_z(OH)₂反應，得前驅體Ni_xMn_yMg_z(OH)₂?Li_pAl_qSb_w(PO₄)₃；最后將鋰源與所述前驅體Ni_xMn_yMg_z(OH)₂?Li_pAl_qSb_w(PO₄)₃按比例混合均勻，進行煅燒，冷卻，即得到正極材料。本發明提供的正極材料電化學性能優異，制備方法簡單、生產成本低。

技術領域

本發明涉及電池材料技術領域，具體涉及鎂、磷酸銻鋁鋰共修飾的高鎳無鈷正極材料的前驅體及其制備方法、以及正極材料。

背景技術

隨著電動汽車和大規模儲能領域的快速發展，對鋰離子電池的能量密度、安全性、成本等各方面提出了更高的挑戰。鎳鈷錳三元正極材料具有高容量、長壽命及原料來源豐富等優點，已經廣泛應用于動力電池領域，是一種極具前景的鋰離子電池正極材料。鎳鈷錳三元正極材料中鎳元素主要提供容量，增加材料的能量密度，錳元素的作用主要為穩定材料結構，保證材料安全性，降低材料成本；鈷元素也可以穩定材料結構，提高材料的電化學性能。但由于鈷資源短缺，造成鈷原材料的成本居高，使得三元正極材料應用受到限制。因此，提高鎳含量，降低鈷含量，開發高鎳無鈷正極是未來動力電池的必然選擇。

但高鎳無鈷正極材料中鎳含量較高，會存在較嚴重的鋰鎳混排現象，同時正極材料易與電解液發生副反應，電化學穩定性受限；此外，高鎳無鈷正極材料中由于鈷元素的缺失，導致正極材料的結構穩定性較差，容量和循環穩定性下降。例如中國專利文獻CN109970106A從前驅體制備出發，得到形貌較為均一的高鎳無鈷正極材料前驅體，金屬元素主要為鎳、鋁、鎂，并且在燒結階段加入鍶元素摻雜改性，對材料的容量和循環性能有較大提升。但該方法并未解決高鎳無鈷正極材料中去鈷后鋰鎳混排造成的倍率性能較差的問題。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷和不足，本發明所要解決的技術問題是，提供鎂、磷酸銻鋁鋰共修飾的高鎳無鈷正極材料的前驅體及其制備方法。本發明工藝簡單，社會效益突出，適合推廣應用。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案。