一种镍钴铝酸锂三元正极材料及其制备方法

本发明涉及一种镍钴铝酸锂三元正极材料及其制备方法，属于锂离子电池。

背景技术：

1、镍钴铝酸锂三元正极材料因具有较高能量密度和循环寿命，从而被认为是最具有发展潜力的正极材料。共沉淀法是制备镍钴铝酸锂三元正极材料的主要方法，氨水因为价格低廉，在制备镍钴铝三元正极材料中，常用来做络合剂。虽然氨水对于镍钴两种元素具有非常好的络合效果，而对al的络合效果非常不佳，并且氢氧化铝是一种两性氢氧化物，在酸性和碱性的条件下都容易发生水解，这都会造成al的流失，进而影响到镍钴铝酸锂三元正极材料性能。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够提高避免因氨水络合效果不佳而造成al的流失，使其具有良好的容量保持率和倍率性能的镍钴铝酸锂三元正极材料及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s01，分别制备镍钴二元氢氧化物和纳米氢氧化铝颗粒；

5、s02，将镍钴二元氢氧化物和纳米氢氧化铝颗粒在无水乙醇溶液中进行超声混合后干燥；

6、s03，将干燥之后的材料与lioh·h2o按1:1.03的摩尔比称量，在球磨机中球磨；

7、s04，将球磨之后的样品进行预煅烧处理；

8、s05，在氧气的氛围下，将预煅烧后样品进行煅烧。

9、s01中，镍钴二元氢氧化物的制备包括以下步骤：

10、s011，按照80:15的摩尔比称取硫酸镍和硫酸钴配置19mmol/l的金属盐溶液，以50℃的温度在磁力搅拌机上搅拌；

11、s012，等金属盐溶液中的固体全部溶解，通过蠕动泵将氨水和作为沉淀剂的氢氧化钠以稳定缓慢的流速滴入金属盐溶液中；

12、s013，待氨水和氢氧化钠的混合溶液完全滴入金属盐溶液之后反应4h，停止搅拌后静止沉淀24h；

13、s014，将金属盐溶液沉淀后的上清液进行抽滤得到沉淀物，用去离子水清洗沉淀物两次后待用。

14、s01中，纳米氢氧化铝颗粒的制备包括以下步骤：

15、s015，称取硫酸铝和硝酸铝配置1mmol/l的铝离子溶液，加入100ml作为沉淀剂的甲酰胺，最后加入1l的去离子水；

16、s016，在90℃搅拌2h后，加入250ml的无水乙醇进行搅拌5min；

17、s017，停止搅拌后静止沉淀24h，洗样待用。

18、s015中，硫酸铝和硝酸铝的摩尔比按照al源为1:9。

19、s02中，超声混合时间为40～60min，干燥条件为温度80℃，干燥时间12h。

20、s03中，球磨机转速为500r/min，球磨时间为2h。

21、s04中，预煅烧温度为500℃，时间为5h。

22、s05中，煅烧温度为800℃，时间为20h。

23、一种镍钴铝酸锂三元正极材料，由锂离子电池三元正极材料的制备方法制备得到。

24、本发明的有益效果：

25、1、本发明通过共沉淀法制备镍钴二元氢氧化物再与al源和li源进行球磨混合最后高温煅烧得到三元正极材料，此方法可以制备计量比的镍钴铝酸锂三元正极材料，避免了因氨水络合效果不佳而造成的al的流失。

26、2、al源的形貌和粒径会极大影响着煅烧过程中al元素的分布，进而极大的影响着材料的结构和电化学性能，利用硫酸铝和硝酸铝不同的的成核能力而制备纳米尺寸且具有高分散性的氢氧化铝，然后将高分散性的氢氧化铝与镍钴二元氢氧化物混合制备镍钴铝酸锂三元正极材料，al元素的分布会更加均匀，材料的结构会更加稳定。

27、3、此方法制备的镍钴铝酸锂三元正极材料具有较低的阳离子混排和有序的层状结构且具有良好的容量保持率和倍率性能。

28、4、硫酸铝和硝酸铝以1:9的摩尔比制备，其中氢氧化铝的沉淀中会有少量的硫酸根的残留，研究发现当三元正极材料中有少量的硫酸根时，可以抑制li+的迁移能垒，从而抑制循环过程中c轴的剧烈收缩。抑制了c轴收缩引起的h2向h3的相变，提高了循环性能。容量保留可以恢复。

技术特征：

1.一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：s01中，镍钴二元氢氧化物的制备包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：s01中，纳米氢氧化铝颗粒的制备包括以下步骤：

4.根据权利要求2所述的一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：s015中，硫酸铝和硝酸铝的摩尔比按照al源为1:9。

5.根据权利要求1所述的一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：s02中，超声混合时间为40～60min，干燥条件为温度80℃，干燥时间12h。

6.根据权利要求1所述的一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：s03中，球磨机转速为500r/min，球磨时间为2h。

7.根据权利要求1所述的一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：s04中，预煅烧温度为500℃，时间为5h。

8.根据权利要求1所述的一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，其特征在于：s05中，煅烧温度为800℃，时间为20h。

9.一种镍钴铝酸锂三元正极材料，其特征在于：由权利要求1到8任一所述的锂离子电池三元正极材料的制备方法制备得到。

技术总结
本发明公开了一种镍钴铝酸锂三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：S01，分别制备镍钴二元氢氧化物和纳米氢氧化铝颗粒；S02，将镍钴二元氢氧化物和纳米氢氧化铝颗粒在无水乙醇溶液中进行超声混合后干燥；S03，将干燥之后的材料与LiOH·H<subgt;2</subgt;O按1:1.03的摩尔比称量，在球磨机中球磨；S04，将球磨之后的样品进行预煅烧处理；S05，在氧气的氛围下，将预煅烧后样品进行煅烧。本发明还提供一种镍钴铝酸锂三元正极材料，由上述制备方法制备得到。本发明提供的一种镍钴铝酸锂三元正极材料及其制备方法，能够提高避免因氨水络合效果不佳而造成Al的流失，使其具有良好的容量保持率和倍率性能，并且因为制备氢氧化铝的过程中有硫酸根得残留，可以降低Li<supgt;+</supgt;的迁移势垒，从而增加材料的结构稳定性。

技术研发人员：王甲泰,周庚,董思语,赵昊雯,杜成婷
受保护的技术使用者：青海师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12