【技术实现步骤摘要】
本申请涉及锂电池，特别是涉及一种改性高镍三元正极材料及其制备方法、锂电池。
技术介绍
1、随着社会的不断发展及人们对环保理念的认识不断加深，新能源的开发成为发展的焦点。高镍三元正极材料更是凭借其高能量密度，较低成本及低自放电效率等优点成为研究的热点。但是高镍正极材料在制备过程通常会添加了过量锂源以得到完全结晶的正极材料，因此在降温和卸料阶段形成较多残锂。同时高镍三元正极材料中的镍元素呈碱性，易于吸收水分和co2，会与表面残锂生成lioh和li2co3，使采用该高镍三元正极材料制得的电极浆料易发生凝胶化，造成涂覆困难，同时加剧电池循环过程中气体的释放，导致电池的电化学性能降低。目前，水洗被认为是去除高镍三元正极材料表面残锂化合物（残碱）最有效的方法，但水洗去残碱的过程中会发生li+/h+的交换，在高镍三元正极材料近表面形成niooh，在后续干燥过程中会形成nio-like岩盐相，导致电池阻抗增加。同时，li+/h+的离子交换会造成li+/ni2+混排，引起高镍三元正极材料结构的不稳定性，从而造成电池容量衰减和循环稳定性下降。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种能够降低表面残碱含量和li+/ni2+混排程度的改性高镍三元正极材料及其制备方法、锂电池。
2、第一方面，本申请提供一种改性高镍三元正极材料，所述改性高镍三元正极材料表面的可溶锂含量≤0.2wt%，所述改性高镍三元正极材料的锂镍混排值≤2.3%。
3、在一些实施方式中，所述改性高镍三元正极材料，包括
4、高镍三元正极材料，所述高镍三元正极材料中掺杂有金属元素，所述金属元素包括ga、w、zr、al、sb、mo、ti、la、na及sn中的一种或多种，所述高镍三元正极材料的li层中掺杂有na+；
5、包覆层，所述包覆层包覆于所述高镍三元正极材料的表面，所述包覆层为含硼化合物。
6、在一些实施方式中，所述改性高镍三元正极材料满足以下特征中的至少一项：
7、1）所述含硼化合物包括锂硼氧化物；
8、2）所述高镍三元正极材料与所述含硼化合物的质量比为1：（0.005~0.01）；
9、3）所述高镍三元正极材料与所述金属元素的质量比为1：（0.003~0.005）；
10、4）所述高镍三元正极材料的粒径d50为9µm~11µm；
11、5）所述高镍三元正极材料的化学式为liani1-x-ycoxmnymbo2，0≤x≤0.1，0≤y≤0.1，x+y﹥0，1≤a≤1.06，0<b≤0.05，其中，m选自ga、w、zr、al、sb、mo、ti、la、na及sn中的一种或多种；
12、5）所述包覆层的厚度为200nm~400nm。
13、第二方面，本申请提供一种改性高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
14、采用naoh溶液对高镍三元正极材料进行洗涤，干燥，所述高镍三元正极材料中掺杂有金属元素，所述金属元素包括ga、w、zr、al、sb、mo、ti、la、na及sn中的一种或多种；
15、将干燥后的所述高镍三元正极材料与硼源混合形成第一混合物料，并对所述第一混合物料进行烧结，制备所述改性高镍三元正极材料。
16、在一些实施方式中，所述采用naoh溶液对高镍三元正极材料进行洗涤的步骤包括：
17、将所述高镍三元正极材料分散于naoh溶液中，抽滤；
18、可选地，所述高镍三元正极材料与所述naoh溶液的质量比为1：（0.2~2）。
19、在一些实施方式中，所述制备方法满足以下特征中的至少一项：
20、1）所述干燥的温度为100℃~200℃，时间为0.5h~2h；
21、2）所述对所述第一混合物料进行烧结的气体气氛为氧气气体气氛，温度为300℃~600℃，时间为4h~8h；
22、3）所述硼源包括硼酸和/或氧化硼；
23、4）所述naoh溶液的ph为10~14。
24、在一些实施方式中，在所述采用naoh溶液对高镍三元正极材料进行洗涤之前，还包括制备所述高镍三元正极材料的步骤：
25、将前驱体材料、锂源和金属m源混合形成第二混合物料，并对所述第二混合物料进行烧结，所述前驱体材料的化学式为ni1-x-ycoxmny(oh)2，0≤x≤0.1，0≤y≤0.1，x+y﹥0，所述金属m源包括所述金属元素的氧化物、氢氧化物、碳酸盐及硝酸盐中的一种或多种。
26、在一些实施方式中，所述制备方法满足以下特征中的至少一项：
27、1）所述锂源包括氢氧化锂及碳酸锂中的一种或多种；
28、2）所述前驱体材料与所述锂源的摩尔比为1：（1.03~1.06）；
29、3）所述前驱体材料与所述金属元素的摩尔比为1：（0.002~0.008）。
30、在一些实施方式中，所述对所述第二混合物料进行烧结的条件包括：
31、先在400℃~600℃烧结4h~8h；再以2℃/min~4℃/min的升温速率升温至600℃~800℃烧结10h~18h。
32、第三方面，本申请提供一种锂电池，包括第一方面所述的改性高镍三元正极材料或第二方面所述的制备方法制得的改性高镍三元正极材料。
33、本申请提供的改性高镍三元正极材料具有较低的可溶锂含量，说明其具有较低的残碱含量。而且li+/ni2+混排程度低，具有较高的容量。
34、进一步地，通过在高镍三元正极材料中掺杂金属元素可以抑制其中的阳离子迁移，而且可以通过钉扎颗粒边界来抑制高镍三元正极材料颗粒粗化，从而能够使其具有适宜的微观结构。同时，通过掺杂金属元素可以抑制晶间开裂和电解质的渗透，从而提高了改性高镍三元正极材料的稳定性。而且li层中掺杂的na+可以与li+发生离子交换，从而能够抑制li+/h+离子交换的发生，减少li+/ni2+混排引起材料结构的不稳定性。同时，在高镍三元正极材料包覆含硼化合物，可以减小h2相向h3相转变过程的相变应力，从而抑制微裂纹的扩散，稳定改性高镍三元正极材料的表面结构，进一步改善改性高镍三元正极材料的容量和循环性能。
35、另外，本申请提供的制备方法，采用naoh溶液对高镍三元正极材料进行碱洗，相较于传统的水洗，在降低改性高镍三元正极材料表面的残碱含量效果相近的同时极大地提升了改性高镍三元正极材料的首次放电容量和循环过程中的容量保持率。同时在碱洗过程中会发生li+/na+的离子交换，从而能够抑制li+/h+离子交换的发生，减少li+/ni2+混排引起材料结构的不稳定性。而且碱洗过程能够使na+掺杂进高镍三元正极材料的li层中，从而能够在电池循环过程中起到支柱作用，稳定改性高镍三元正极材料的层状结构，提高其循环稳定性。
36、而且采用烧结工艺包覆含硼化合物可以使高镍三元正极材料表面的类nio（nio-like）岩盐相再次被氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性高镍三元正极材料，其特征在于，所述改性高镍三元正极材料表面的可溶锂含量≤0.2wt%，所述改性高镍三元正极材料的锂镍混排值≤2.3%。
2.如权利要求1所述的改性高镍三元正极材料，其特征在于，包括：
3.如权利要求2所述的改性高镍三元正极材料，其特征在于，满足以下特征中的至少一项：
4.一种改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述采用NaOH溶液对高镍三元正极材料进行洗涤的步骤包括：
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，满足以下特征中的至少一项：
7.如权利要求4~6任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述采用NaOH溶液对高镍三元正极材料进行洗涤之前，还包括制备所述高镍三元正极材料的步骤：
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，满足以下特征中的至少一项：
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述对所述第二混合物料进行烧结的条件包括：
10.一种锂电池，其特征在于，包括权利
...【技术特征摘要】
1.一种改性高镍三元正极材料，其特征在于，所述改性高镍三元正极材料表面的可溶锂含量≤0.2wt%，所述改性高镍三元正极材料的锂镍混排值≤2.3%。
2.如权利要求1所述的改性高镍三元正极材料，其特征在于，包括：
3.如权利要求2所述的改性高镍三元正极材料，其特征在于，满足以下特征中的至少一项：
4.一种改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述采用naoh溶液对高镍三元正极材料进行洗涤的步骤包括：
6.如权利要求4所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高思睿，李海生，吉长印，吕菲，徐宁，
申请(专利权)人：天津巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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