【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源，具体涉及一种高镍三元镍钴铝正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着工业化进步和快速发展，资源短缺和环境污染日趋严重，在追求“双碳”目标的大背景下，发展可再生能源和节能技术被认为是至关重要的技术问题之一。诸如风能、太阳能、潮汐能等的产生是不连续的，其产生依赖于当地环境和状况。因此，先进清洁的储能技术比以往任何时候都扮演着更为关键的重要角色。锂离子电池作为一种可移动的新型储能装置，有望在固定式储能、智能电网、电力运输，动力汽车等领域得到广泛应用。当前普遍商用的磷酸铁锂正极材料和lini0.6co0.2mn0.2o2（ncm622）正极材料很难达到高能量密度的要求。如果要达到350wh/kg以上的能量密度，纵观当下，高镍三元成为必然选择。随着电动汽车的普及，大型电车换电站和小型电车充电桩遍布于全国各地，在电车基建的飞速发展中，对动力电池的要求不仅是高放电比容量以满足更长的续航里程，更重要的是长循环稳定性和优异倍率性能，一方面优异的倍率性能可以提升电池的性能和可靠性，满足快速充电和高功率输出的需求。另一方面，当前电池的回收再利用体系尚不完善，快速的容量衰减致使的大量废旧电池的产生势必会对环境造成污染。
2、三元正极材料传统的制备方法主要有高温固相法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热法等。固相法通过将各类固体金属氧化物或金属盐通过球磨或超细磨混合均匀，在高温条件下煅烧并研磨得到最终正极材料，此制备工艺简单，但是无法保证各类材料混合均匀，容易产生元素偏聚而无法形成均相的正极材料。溶胶凝胶法将金属可溶盐溶
3、喷雾干燥作为锂离子三元正极材料的制备方法之一，已经得到了广泛的研究。针对喷雾干燥的特点，研究者们的研究方向主要集中在原料成分和工艺控制方面。例如，cn1007180950a公布了一种锂离子电池三元正极材料ncm、nca的喷雾干燥制备方法，其以过渡金属盐为原料，通过简单地溶液混合后进行喷雾干燥，得到了球形三元前驱体，良好的球形颗粒结构能够减少应力集中和颗粒之间的相互作用，从而降低电极材料的体积变化，延长电极的循环寿命。但是，由于在氧气高温烧结过程中，过渡金属盐的分解会产生co2和h2o，使得前驱体的高球形遭到破坏，从而影响喷雾造粒的效果，另外，在循环过程中，高的比表面积会导致更多表面和电解液接触，产生更多的副反应，引发安全隐患。cn109167041a公布了一种复合锂离子电池正极材料nca的制备方法，其结合了共沉淀和喷雾干燥两种方法提升了材料的倍率性能，保持了良好的球形度。但是，共沉淀方法会造成严重的阴离子溶液污染，并且其需要充分反应后静置陈化，这大大增加了制备周期，降低了生产效率。cn103985856a公开了一种镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，其以不可溶金属化合物为原料，经过球磨混合后喷雾干燥得到了前驱体，混锂烧结得到三元正极材料，该方法简单高效，但是由于简单地机械球磨无法使得原料混合均匀，混合不均匀将严重影响三元正极的电化学性能。另一方面，二次混锂烧结增加了制备工序，延长了制备周期，降低了生产效率。cn115602804a公开了一种快离子导体li2zro3包覆高镍ncm锂离子电池正极材料制备方法，其在一定程度上增强材料的储存性能、界面的稳定性及界面离子扩散能力，从而提高ncm三元正极材料的性能。但是，该包覆过程是通过简单球磨将包覆源包覆在正极材料上，虽然纳米颗粒相对正极材料较小，但是很难将其均匀的分散在正极材料的表面，进而会在表面形成团聚的岛状包覆层，影响包覆的均匀性。并且其是针对球形二次颗粒进行包覆，一旦包覆层发生破裂，电解液将迅速进入颗粒内部，在裸露的一次颗粒之间发生副反应，引发安全隐患。
技术实现思路
1、为解决上述全部或部分技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
2、本专利技术的目的之一在于提供一种高镍三元镍钴铝正极材料的制备方法，所述制备方法包括：
3、对含有锂源、镍源、钴源和铝源的混合物进行退火处理，得到第一粉体；
4、采用气雾式喷雾干燥法将含有所述第一粉体和可溶包覆源的均一浆料制成第二粉体；
5、在含氧气氛中对所述第二粉体进行烧结处理，得到第三粉体；
6、至少将所述第三粉体、导电高分子聚合物和原位成膜剂均匀混合，得到高镍三元镍钴铝正极材料，其中所述原位成膜剂包括有机酸。
7、本专利技术提供的制备方法采用含有有机酸的原位成膜剂对烧结得到的粉体进行二次包覆，该有机酸原位成膜剂在去除表面残碱的同时，能够在粉体表面原位形成均匀的cei膜，有利于改善正极材料的电子电导和离子电导性能，结合导电高分子聚合物，实现正极材料的高电导性能，并且，采用有机酸原位成膜剂进行包覆的方法无需进一步退火处理，能够减少工时和能耗。
8、在部分实施例中，所述制备方法具体包括：对包含所述第一粉体、可溶包覆源和分散剂的混合物进行高能球磨处理，得到所述均一浆料，其中，所述高能球磨的转速为800~2000 rpm，时间为2~6 h，采用的球磨珠的直径为0.1~2 mm，球料比为5:1~20:1。
9、进一步的，所述高能球磨的转速优选为1200~1500 rpm。
10、进一步的，所述高能球磨的时间优选为3~5 h。
11、进一步的，所述高能球磨采用的球磨珠的直径优选为0.1~1 mm。
12、进一步的，所述高能球磨采用的球磨珠包括氧化锆。
13、喷雾干燥结合高能球磨有利于进一步改善一次颗粒表面包覆层的均匀性。
14、进一步的，所述的分散剂包括聚偏氟乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、羟丙甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、聚已内酯二醇中的一种或多种。优选的，所述分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠一种或多种。
15、进一步的，所述分散剂的加入量为所述均匀浆料中固体总质量的1~10 %，优选为2~5 %。
16、在部分实施例中，所述可溶包覆源包括铝源、钛源、锆源、锰源、硒源和钨源中的一种或多种。
17、进一步的，所述可溶包覆源本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高镍三元镍钴铝正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：对包含所述第一粉体、可溶包覆源和分散剂的混合物进行高能球磨处理，得到所述均一浆料；其中，所述高能球磨的转速为800~2000 rpm，时间为2~6 h，采用的球磨珠的直径为0.1~2 mm，球料比为5:1~20:1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂包括聚偏氟乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、羟丙甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、聚已内酯二醇中的一种或多种；
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，具体包括：所述可溶包覆源包括铝源、钛源、锆源、锰源、硒源和钨源中的一种或多种，所述铝源包括硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、乙酸铝中的一种或多种，所述钛源包括钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸乙酯、钛酸铵中的一种或多种，所述锆源包括硝酸锆、氯化锆、硫酸锆、乙酸锆中的一种或多种，所述锰源包括氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种或多种，所述硒源包括硒酸钠、亚硒酸钠中的一种或
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将锂源、镍源、钴源和铝源分散于第二溶剂中，得到所述混合物，并以球磨转速为200~800 rpm、球磨时间为8~12 h的条件对所述混合物进行球磨处理，得到所述第一粉体；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法得到的高镍三元镍钴铝正极材料。
7.一种高镍三元镍钴铝正极材料，其特征在于：所述高镍三元镍钴铝正极材料的化学式为LiNixCoyAl1-x-yO2，其中0.6≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤1-x-y≤0.4；所述高镍三元镍钴铝正极材料包括二次颗粒和形成于二次颗粒表面的第二包覆层，所述二次颗粒包括堆积的多个一次颗粒，所述一次颗粒的表面包覆有第一包覆层，其中，所述第二包覆层为由原位成膜剂和导电高分子聚合物在所述二次颗粒表面形成的混合包覆层，所述原位成膜剂包括有机酸。
8.根据权利要求7所述的高镍三元镍钴铝正极材料，其特征在于：所述一次颗粒含有锂、镍、钴、铝元素；
9.权利要求6~8任一项所述的高镍三元镍钴铝正极材料在制备锂离子电池正极或锂离子电池中的应用。
10.一种锂离子电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，其特征在于：所述正极包括权利要求6~8中任一项所述的高镍三元镍钴铝正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高镍三元镍钴铝正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：对包含所述第一粉体、可溶包覆源和分散剂的混合物进行高能球磨处理，得到所述均一浆料；其中，所述高能球磨的转速为800~2000 rpm，时间为2~6 h，采用的球磨珠的直径为0.1~2 mm，球料比为5:1~20:1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述分散剂包括聚偏氟乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、羟丙甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、聚已内酯二醇中的一种或多种；
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，具体包括：所述可溶包覆源包括铝源、钛源、锆源、锰源、硒源和钨源中的一种或多种，所述铝源包括硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、乙酸铝中的一种或多种，所述钛源包括钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸乙酯、钛酸铵中的一种或多种，所述锆源包括硝酸锆、氯化锆、硫酸锆、乙酸锆中的一种或多种，所述锰源包括氯化锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种或多种，所述硒源包括硒酸钠、亚硒酸钠中的一种或多种，所述钨源包括钨酸钠、钨酸铵中的一种或多种；
5.根据权利要求1所述的制备方法...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。