【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池领域，具体提供一种正极材料及制备方法和电池正极极片。
技术介绍
1、随着近年电动汽车的迅速增长，伴随着续航焦虑问题日益突出，锂电池对更高能量密度的材料需求日益高涨。高镍三元正极材料由于其具有较高的可逆能量密度，一定程度上满足了长续航的需求，逐渐被大规模的应用在新能源电动汽车。然而高镍三元正极材料，由于镍含量较高，导致材料的稳定性下降、表面残碱明显升高、与电解液间的界面副反应增加、吸水性增强等等，由以上因素带来的安全风险等问题增大。
2、针对高镍三元正极材料表面残碱高、与电解液间的副反应增加、吸水性增强等不利因素，业界通常采用水洗和表面改性的方法来抑制或改善。例如：cn112993259a公开了一种包覆型三元正极材料、其制备方法和锂离子电池，采用铝、锆和氟对三元正极材料进行共掺杂，并使用磷酸氢锆和硼化合物协同包覆；cn113314700a公开了一种偏磷酸锆掺杂和表面包覆高镍正极材料，通过在锂源溶液中引入极少量的偏磷酸锆，然后将前驱体混入该锂源溶液中研磨、烘干，最后通过高温固相法实现对高镍正极材料的体相掺杂和表面包覆双重协同改性。
3、上述技术方案，通过共同掺杂及表面包覆方案，以期达到改善三元正极材料的性能，但是包覆的均一性以及有效性仍有待提高。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
2、本专利技术的第一方面，提供一种正极材料的制备方法，包括：将高镍三元正极材料与含锆离子的水溶液和含磷酸根的
3、本专利技术的制备方法中，含锆离子的水溶液和含磷酸根的水溶液通过接触高镍三元正极材料形成附着层，焙烧进行反应原位生成磷酸氢锆。通过将反应物以液体方式与固体进行接触，具有接触面大，附着量均匀的特点，之后利用焙烧的过程中锆离子、磷酸根及水提供的氢离子在高镍三元正极材料原位生成磷酸氢锆包覆层，该方法可避免磷酸氢锆固态包覆剂进行包覆时自团聚的问题。另外，该方法的工艺简单，原辅料不涉及有毒有害物质，该方法可以规模化产业化生产。
4、根据本专利技术的一些实施例，该制备方法包括如下步骤：
5、(1)将所述含锆离子的水溶液、所述含磷酸根的水溶液分别通过雾化喷在所述高镍三元正极材料的表面；(2)将步骤(1)所得产物进行焙烧，在所述高镍三元正极材料的表面形成磷酸氢锆。以上两个步骤采用雾化方式喷涂含锆离子的水溶液和含磷酸根的水溶液，使得含锆离子的水溶液和含磷酸根的水溶液分散成为微小液滴，呈烟雾状，以吸附在高镍三元正极材料的粉料的表面并浸润，分散更加均匀，有利于得到分布均匀的包覆层。
6、根据本专利技术的一些实施例，所述含锆离子的水溶液中，锆离子的供体包括草酸锆、硝酸锆、碳酸锆铵、氧氯化锆、碱性碳酸锆及氯化锆中的至少一种；由此，供体在水中具有较高的溶解度，更容易电离形成锆离子，便于后续反应的进行。
7、根据本专利技术的一些实施例，所述含磷酸根的水溶液中，磷酸根的供体包括磷酸铵盐和偏磷酸中的至少一种。
8、可选地，所述磷酸铵盐包括磷酸二氢铵及磷酸氢二铵中的至少一种。
9、可选地，所述偏磷酸包括三聚偏磷酸和四聚偏磷酸中的至少一种。
10、根据本专利技术的一些实施例，所述含锆离子的水溶液和含磷酸根的水溶液中锆元素与磷元素的摩尔比为1:(2～2.1)。由此，以提高产率，避免原料浪费。
11、根据本专利技术的一些实施例，所述焙烧在氧气气氛下进行，所述焙烧的温度为500～700℃焙烧7～10h。由此，既可以保证反应的充分进行，还可以实现包覆层在高镍三元正极材料上的紧密附着。
12、根据本专利技术的一些实施例，以磷酸氢锆计，所述包覆层的质量与高镍三元正极材料的质量之比为(0.3～0.5):100。由此，将包覆量控制在该范围内，在降低残碱的同时，还可使正极材料兼具较高的电化学性能。
13、根据本专利技术的一些实施例，所述高镍三元正极材料包括氧化铝和氧化锆掺杂的锂镍钴锰氧化物，其中，锂镍钴锰氧化物的化学式为linixcoymnzo2，x/(x+y+z)≥0.8，x+y+z＝1。
14、可选地，锂镍钴锰氧化物包括lini0.8co0.1mn0.1o2和lini0.9co0.06mn0.04o2中的至少一种。
15、根据本专利技术的一些实施例，所述高镍三元正极材料通过包括如下步骤的方法制得：
16、将镍钴锰三元前驱体、氢氧化锂、纳米氧化锆和纳米氧化铝的混合物料在氧气气氛中680～870℃焙烧10～15h，以制备高镍三元正极材料。
17、可选地，以镍钴锰三元前驱体为基准，纳米氧化锆的用量使得锆元素的质量为1000～3000ppm。
18、可选地，以镍钴锰三元前驱体为基准，纳米氧化铝的用量使得铝元素的质量为1000～2500ppm。
19、本专利技术的第二方面，提供一种正极材料，由本专利技术第一方面所述的制备方法制备得到。所述正极材料即为包覆改性的高镍三元正极材料。
20、本专利技术的正极材料，在高镍三元正极材料上包覆有磷酸氢锆，包覆层呈片状分布在高镍三元正极材料上，具有较高的包覆均匀性。另外，本专利技术中，高镍三元正极材料表面上磷酸氢锆极小的体积变化以及高稳定性，配合均匀化的包覆减少了包覆层多次循环后被破坏的程度并抑制了包覆层与电解液的反应。如此，本专利技术进一步改进了高镍三元正极材料表面残碱高、吸水性强及与电解液间的副反应严重的问题。
21、本专利技术的第三方面，提供一种电池正极极片，所述电池正极极片包括本专利技术所述的正极材料。所述正极材料应用到电池正极极片上，可提高电池的循环稳定性。
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1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将高镍三元正极材料与含锆离子的水溶液和含磷酸根的水溶液接触、焙烧，以在高镍三元正极材料的表面生成磷酸氢锆，得到包覆层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述含锆离子的水溶液中，锆离子的供体包括草酸锆、硝酸锆、碳酸锆铵、氧氯化锆、碱性碳酸锆及氯化锆中的至少一种；和/或
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述含锆离子的水溶液和含磷酸根的水溶液中锆元素与磷元素的摩尔比为1:(2～2.1)。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧在氧气气氛下进行，焙烧的温度为500～700℃，焙烧时间为7～10h。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，以磷酸氢锆计，所述包覆层的质量与高镍三元正极材料的质量之比为(0.3～0.5):100。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述高镍三元正极材料包括氧化铝和氧化锆掺杂的锂镍钴锰氧化物，其中，锂镍钴
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述高镍三元正极材料通过包括如下步骤的方法制得：
9.由权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的正极材料。
10.一种电池正极极片，其特征在于，包括权利要求9所述的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将高镍三元正极材料与含锆离子的水溶液和含磷酸根的水溶液接触、焙烧，以在高镍三元正极材料的表面生成磷酸氢锆，得到包覆层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述含锆离子的水溶液中，锆离子的供体包括草酸锆、硝酸锆、碳酸锆铵、氧氯化锆、碱性碳酸锆及氯化锆中的至少一种；和/或
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述含锆离子的水溶液和含磷酸根的水溶液中锆元素与磷元素的摩尔比为1:(2～2.1)。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧在氧气气氛下进行，焙烧的温度为500...
【专利技术属性】
技术研发人员：李献帅，苏航，战鹏，曾祥兵，
申请(专利权)人：安徽得壹能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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