【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电极的性能主要取决于正极材料，其中高镍正极材料(镍元素摩尔量占金属元素摩尔量的60％以上)为常见的锂离子电池正极材料，其具有高能量密度的优点，备受关注。
2、直流内阻dcr(directive current resistance)是影响锂离子电池循环性能的关键因素。与磷酸铁锂正极材料相比，传统的高镍正极材料直流内阻dcr较高，循环性能较差。目前，研究者主要通过硼酸盐、金属氧化物、磷酸盐以及碳的掺杂或包覆等途径进行改进，然而这些改进手段对直流内阻dcr和循环性能的改善有限。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有高镍正极材料的直流内阻dcr和循环性能改善有限的缺陷，从而提供一种镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法和应用。
2、本专利技术提供一种镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
3、1)将氢氧化钴置于酸溶液中混合形成电解液，使用石墨棒做为电极材料进行电沉积处理，电沉积处理结束后，分离电解液中的固体，得到包覆石墨烯量子点的氢氧化钴复合材料；
4、2)将镍钴氢氧化物前驱体与锂源、铝源混合，煅烧，得到一烧品；
5、3)将步骤1)得到的包覆石墨烯量子点的氢氧化钴复合材料和步骤2)得到的一烧品搅拌混合，然后烧结，得到所述镍钴铝酸锂正极材料。
6、优选的，步骤1)中所述氢氧化钴为纳米氢氧化钴；
7、
8、所述酸溶液选自硫酸水溶液、硝酸水溶液、盐酸水溶液；
9、所述酸溶液中酸的质量浓度为10-15％；
10、步骤1)中氢氧化钴置于酸溶液中经超声混合形成电解液，超声混合功率为50-500w，超声混合时间为30-120min；
11、所述电沉积处理的电流密度为90-120ma/cm2，电沉积处理的温度为55-65℃，电沉积处理时间为0.5-2h。
12、可选的，所述分离电解液中的固体的步骤结束后还包括将分离得到的固体洗涤和/或干燥的步骤；
13、可选的，所述干燥包括冷冻干燥法；
14、可选的，所述干燥在-5℃至0℃条件下冷冻干燥2-5h。
15、优选的，步骤2)中所述镍钴氢氧化物前驱体中镍元素和钴元素总摩尔量、铝源中铝元素摩尔量之比为(0.9-1.3)：(0.01-0.03)；
16、所述镍钴氢氧化物前驱体中镍元素、钴元素和铝源中铝元素的总摩尔量记为a，锂源中锂元素的摩尔量记为b，b：a为(0.95-1.2)：1；
17、所述锂源选自碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂中的至少一种；
18、所述铝源选自三氧化二铝、氢氧化铝中的至少一种；
19、所述镍钴氢氧化物前驱体的化学通式为：nixcoy(oh)2，且0.5≤x<1，0<y≤0.5，x+y＝1。
20、优选的，步骤2)中所述镍钴氢氧化物前驱体包括第一粒径镍钴氢氧化物前驱体和第二粒径镍钴氢氧化物前驱体；
21、所述第一粒径镍钴氢氧化物前驱体的中位粒径d50为2-4μm；
22、所述第二粒径镍钴氢氧化物前驱体的中位粒径d50为13-17μm；
23、所述第一粒径镍钴氢氧化物前驱体和第二粒径镍钴氢氧化物前驱体的质量比为(1-10)：(1-10)；
24、例如，可以选择的，第一粒径镍钴氢氧化物前驱体和第二粒径镍钴氢氧化物前驱体的质量比为1：9、2：8、2.5：7.5、3：7、3.5：6.5、4：6、5：5、6：4、6.5：3.5、7：3、7.5：2.5、8：2、9：1。
25、可选的，所述镍钴氢氧化物前驱体的比表面积为5-10m2/g，振实密度为1-3g/cm3。
26、优选的，步骤2)中所述混合包括第一搅拌混合、第二搅拌混合和第三搅拌混合；
27、所述第一搅拌混合转速为500-1500r/min，搅拌混合时间为1-5min；
28、所述第二搅拌混合转速为1500-3000r/min，搅拌混合时间为1-5min；
29、所述第三搅拌混合转速为3000-4000r/min，搅拌混合时间为10-20min。
30、可选的，第一搅拌混合、第二搅拌混合和第三搅拌混合中间不设置等待时间。
31、步骤2)中所述煅烧包括升温至400-600℃煅烧3-5h后，再升温至700-750℃煅烧9-12h，然后在450-550℃煅烧2-5h；
32、可选的，所述升温速率为1-5℃/min；
33、可选的，步骤2)中所述煅烧包括以1-5℃/min的升温速率升温至400-600℃煅烧3-5h后，再以1-5℃/min的升温速率升温至700-750℃煅烧9-12h，然后在450-550℃煅烧2-5h；
34、所述煅烧气氛包括含氧气氛；
35、可选的，所述煅烧气氛包括空气气氛或氧气氛。
36、可选的，所述煅烧气氛的流量为1-5l/min；
37、可选的，所述煅烧步骤结束后还包括冷却、粉碎、过筛的步骤。
38、优选的，步骤3)中包覆石墨烯量子点的氢氧化钴复合材料和一烧品的质量比为(4-5.8)：500；
39、步骤3)中所述搅拌混合包括：先以800-1200r/min转速搅拌混合1-3min，然后以1800-2200r/min转述搅拌混合2-5min，再以3200-3600r/min转速搅拌混合10-18min。
40、可选的，变速搅拌混合中间不设置等待时间。
41、优选的，步骤3)中所述烧结温度为570-630℃，烧结时间为5-7h；
42、所述烧结气氛包括含氧气氛；
43、可选的，所述烧结气氛包括空气气氛或氧气氛。
44、可选的，所述烧结的升温速率为1-5℃/min。
45、可选的，所述烧结步骤结束后还包括冷却的步骤。
46、优选的，步骤2)中将镍钴氢氧化物前驱体与锂源、铝源混合步骤中还包括加入掺杂金属源的步骤；
47、可选的，步骤2)中将镍钴氢氧化物前驱体与锂源、铝源和掺杂金属源混合；
48、可选的，步骤2)中所述掺杂金属源选自锌的氧化物、镁的氧化物、铝的氧化物、铬的氧化物、锶的氧化物、镓的氧化物、镧的氧化物、钐的氧化物、钛的氧化物、锆的氧化物、铌的氧化物、钨的氧化物中的至少一种；
49、可选的，所述掺杂金属源选自氧化锌、氧化镁、氧化铝、三氧化二铬、氧化锶、氧化镓、氧化镧、氧化钐、二氧化钛、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钨中的至少一种；
50、所述镍钴氢氧化物前驱体中镍元素和钴元素总摩尔量、铝源中铝元素摩尔量和掺杂金属源中掺杂金属元素摩尔量之比为(0.9-1.3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镍钴铝酸锂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所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述氢氧化钴为纳米氢氧化钴；
3.根据权利要求1或2所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述镍钴氢氧化物前驱体中镍元素和钴元素总摩尔量、铝源中铝元素摩尔量之比为(0.9-1.3)：(0.01-0.03)；
4.根据权利要求1-3任一项所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述镍钴氢氧化物前驱体包括第一粒径镍钴氢氧化物前驱体和第二粒径镍钴氢氧化物前驱体；
5.根据权利要求1-4任一项所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述混合包括第一搅拌混合、第二搅拌混合和第三搅拌混合；
6.根据权利要求1-5任一项所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中包覆石墨烯量子点的氢氧化钴复合材料和一烧品的质量比为(4-5.8)：500；
7.根据权利要求6所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述烧结温度
8.根据权利要求6或7所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中将镍钴氢氧化物前驱体与锂源、铝源混合步骤中还包括加入掺杂金属源的步骤；
9.一种镍钴铝酸锂正极材料，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的镍钴铝酸锂正极材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种镍钴铝酸锂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所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述氢氧化钴为纳米氢氧化钴；
3.根据权利要求1或2所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述镍钴氢氧化物前驱体中镍元素和钴元素总摩尔量、铝源中铝元素摩尔量之比为(0.9-1.3)：(0.01-0.03)；
4.根据权利要求1-3任一项所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述镍钴氢氧化物前驱体包括第一粒径镍钴氢氧化物前驱体和第二粒径镍钴氢氧化物前驱体；
5.根据权利要求1-4任一项所述镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述混合包括第一搅拌混合、第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，栗云鹏，周晓燕，陈玉君，董园初，李伟，耿伟翔，杨星宇，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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