【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，具体涉及一种包覆偏硼酸钴的高电压正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着新能源汽车的销量持续攀高，对动力电池能量密度提出了越来越高的要求。目前，行业内主要通过提高充电电压上限(高压)和提高镍含量(高镍含量)来提高三元正极材料的能量密度。高镍系列三元的比例逐渐增加，超高镍进一步提高了高镍三元的竞争力。三元正极材料的高镍化是指增加三元材料中镍元素的含量，从而增加能量密度，并相应减少对钴元素的依赖。随着中镍电压平台的上升，高压线路的能量密度性能趋于与高镍三元结构一致。高电压路线增加了正极材料电池充电的停止电压，从而在较高电压下去除了更多的锂离子，从而同时增加了容量和工作电压，从而达到了提高能量密度的目的。在高压方向，高电压三元正极材料虽然可以有效地提高材料的能量密度，但在4.4v及以上电压的应用情况下，它面临着晶体结构稳定性、相变、界面副反应和氧释放等一系列挑战，使材料的开发具有极高的技术壁垒。
2、现阶段主要通过掺杂和表面改性技术，降低产品游离锂，降低直流内阻，提高单晶三元材料在高温、高镍、高压环境下的循环稳定性。但掺杂剂或包覆剂选择不当，会造成高电压下循环及倍率性能不佳，因此选择合适的掺杂剂或包覆剂尤为重要。中国专利申请cn111200120b公开了一种将硼源与钴源混合后，在保护性气氛中400-600℃下进行烧结，得到硼酸钴，然后与三元材料混合烧结制得成品，可一定程度上降低所述三元正极材料残碱量低，提高倍率放电容量以及循环性能，但整个工艺要求温度较高，在实际工业化生产中资源浪费。>
3、针对当前高电压单晶正极材料制备工艺存在的工艺复杂以及高电压条件下结构稳定性差、掺杂剂或包覆剂的选择不当会导致高电压下循环及倍率性能不佳、循环性能差，以及工艺要求高且资源浪费的问题，急需开发一种简单的高电压单晶正极材料制备方法，倍率性能和循环性能更加优良，并且能够解决残碱问题的高镍三元正极材料对于本领域有重要的意义。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种包覆偏硼酸钴的高电压正极材料及其制备方法和应用，以解决当前高电压单晶正极材料制备工艺存在的工艺复杂以及高电压条件下结构稳定性差、循环性能差的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，包括：将硼酸、钴源和第一份三元单晶正极材料进行一次混合，分散均匀，经一次烧结后，得到偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体；再将偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体和第二份三元单晶正极材料进行二次混合，分散均匀，经二次烧结，粉碎后，得到包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料；
4、所述三元单晶正极材料为lix(niacobmnc)o2；
5、其中，1.0≤x≤1.2，0.5≤a≤0.95，a+b+c＝1。
6、优选地，钴源为羟基钴和氧化钴中的任意一种或多种。
7、优选地，硼酸、钴源和第一份三元单晶正极材料的摩尔比为(3～6)：(1～4)：(1～6)。
8、优选地，一次混合的混料方式为球磨混料机、滚筒式混料机、高速混料机、锥形混料机、螺带式混料机和犁刀式混料机中的任意一种。
9、优选地，一次烧结的条件为：烧结温度为200～500℃，保温时间为2～10h，升温速率为1～8℃/min。
10、优选地，偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体和第二份三元单晶正极材料的质量比为(0.05％～0.30％)：1。
11、优选地，二次混合的混料方式为自球磨混料机、滚筒式混料机、高速混料机、锥形混料机、螺带式混料机和犁刀式混料机中的任意一种。
12、优选地，二次烧结的条件为：烧结温度为250～700℃，保温时间为6～15h，升温速率为1～8℃/min。
13、本专利技术还公开了一种包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料，采用上述制备方法制得。
14、本专利技术还公开了上述制备方法制得的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料在锂离子电池中的应用。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
16、本专利技术公开了一种包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，在低温下，在三元材料基体上生成偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体，再将偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体与三元材料反应，形成偏硼酸钴锂包覆层。利用较低温度下生成偏硼酸钴，可以一定程度上节省成本，且制造过程简单，反应条件易控，重复性好，具有良好应用前景。采用偏硼酸钴作为包覆材料，可以降低残余的氢氧化锂和碳酸锂，从而降低残碱量。偏硼酸钴作为包覆材料，与三元材料形成偏硼酸钴锂包覆层，可以有效地促进锂离子电池在高电压充放电过程中迁移速率，提高电池的放电比容量、循环能力和大倍率充电能力，同时又满足工业化生产条件。
17、本专利技术还公开了上述制备方法制得的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料，该包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料展现出了优异的性能，其0.1c首效％，即(0.1c放电/0.1c充电)的效率，为88.46％-89.16％；显示出高效的初次充放电能力；倍率性能％，即(1c/0.2c)的放电与充电效率，为87.58％-87.89％；表明该材料在不同充放电速率下均能保持稳定的性能；循环性能％，即(1c 100圈容量保持率)，为71.53％-77.82％；证明了该材料在长期使用过程中具有出色的容量保持能力。
18、本专利技术还公开了上述制备方法制得的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料在锂离子电池中的应用，能够显著提高电池的放电比容量，使得电池能够储存更多的能量，从而满足高续航的需求，这对于新能源汽车等应用领域具有重要意义。同时，该正极材料还能显著提升电池的循环能力，延长电池的使用寿命，降低使用成本，提高电池的经济性。此外，它还能增强电池的大倍率充电能力，实现快速充电，提高用户的使用便利性。能够满足工业化生产条件，有望为锂离子电池性能的提升和成本的降低提供新的解决方案，推动锂离子电池产业的进一步发展，为清洁能源的普及和可持续发展做出贡献。
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1.一种包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将硼酸、钴源和第一份三元单晶正极材料进行一次混合，分散均匀，经一次烧结后，得到偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体；再将偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体和第二份三元单晶正极材料进行二次混合，分散均匀，经二次烧结，粉碎后，得到包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料；
2.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述钴源为羟基钴和氧化钴中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述硼酸、钴源和第一份三元单晶正极材料的摩尔比为(3～6)：(1～4)：(1～6)。
4.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述一次混合的混料方式为球磨混料机、滚筒式混料机、高速混料机、锥形混料机、螺带式混料机和犁刀式混料机中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述一次烧结的条件为：烧结温度为200～500℃，保
6.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体和第二份三元单晶正极材料的质量比为(0.05％～0.30％)：1。
7.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述二次混合的混料方式为自球磨混料机、滚筒式混料机、高速混料机、锥形混料机、螺带式混料机和犁刀式混料机中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述二次烧结的条件为：烧结温度为250～700℃，保温时间为6～15h，升温速率为1～8℃/min。
9.一种包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述制备方法制得。
10.权利要求1-8任意一项所述制备方法制得的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将硼酸、钴源和第一份三元单晶正极材料进行一次混合，分散均匀，经一次烧结后，得到偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体；再将偏硼酸钴与三元单晶材料复合中间体和第二份三元单晶正极材料进行二次混合，分散均匀，经二次烧结，粉碎后，得到包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料；
2.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述钴源为羟基钴和氧化钴中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述硼酸、钴源和第一份三元单晶正极材料的摩尔比为(3～6)：(1～4)：(1～6)。
4.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述一次混合的混料方式为球磨混料机、滚筒式混料机、高速混料机、锥形混料机、螺带式混料机和犁刀式混料机中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的包覆偏硼酸钴的高电压单晶正极材料的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：马娜妮，李崇，张彩红，牟春伟，王慧萍，王子钰，贾宏平，
申请(专利权)人：陕西彩虹新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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