【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，具体涉及一种改性高镍三元正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、现有的高镍层状氧化物正极材料(高镍三元正极材料)，其理论比容量较高，被认为是高能量密度锂离子电池最有前途的下一代正极材料。但是现有的高镍层状氧化物正极材料因为锰和钴含量的降低，更易出现不可逆额的机械损伤，储存过程中或使用过程中的化学稳定性差，造成容量衰减。同时随着镍含量的增加，高镍层状氧化物正极材料容易与空气中的水和co2反应，生成lioh和li2co3，这会导致表面残碱高。这些原因均导致高镍层状氧化物正极材料的比容量、首效和循环性能较差。
2、现有的改性方法包括通过体掺杂以提高高镍层状氧化物正极材料的结构稳定性，表面涂层以抑制表面副反应，以及制备梯度材料和单晶以提高应力应变稳定性。然而现有的改性方法对高镍层状氧化物正极材料的比容量、首效和循环性能的改善效果仍然有限。
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的高镍层状氧化物正极材料的比容量、首效和循环性能的改善效果仍然有限的缺陷，从而提供一种改性高镍三元正极材料及其制备方法和应用。
2、本专利技术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：
3、1)将锂源、前驱体、碲源和二价金属化合物混合，第一煅烧后得到一烧品；
4、2)将碲酸盐溶于有机溶剂中，形成的碲酸盐有机溶剂溶液再与步骤1)得到的一烧品混合研磨，然后经第二煅烧，得到二烧品；
5、所述碲酸盐选自
6、3)将步骤2)得到的二烧品水洗后与硼酸混合，经第三煅烧，得到所述改性高镍三元正极材料。
7、优选的，步骤1)中所述二价金属化合物选自氢氧化亚钴、碳酸锶、氧化镁、氧化钙中的至少一种；
8、所述碲酸盐为亚碲酸钾和亚碲酸钠；
9、可选的，所述亚碲酸钾和亚碲酸钠的质量比为(0.1-1)：(0.1-1)；
10、所述前驱体中镍元素的摩尔量占前驱体中金属元素总摩尔量的90％以上；
11、所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂中的至少一种；
12、步骤1)中所述碲源选自二氧化碲。
13、优选的，步骤1)中所述前驱体的化学通式为nixcoymnzo2，且0.9≤x≤0.99，0.01≤y≤0.09，0.01≤z≤0.09，x+y+z＝1；
14、步骤1)中所述前驱体中金属元素总摩尔量、碲源中的碲元素的摩尔量、二价金属化合物中二价金属元素的摩尔量之比为(0.975-1)：(0.0001-0.015)：(0.0001-0.01)；
15、可以理解的，前驱体中金属元素总摩尔量以通式nixcoymnzo2为例，包括金属元素镍摩尔量、金属元素钴摩尔量和金属元素锰摩尔量的总和。
16、步骤1)中所述前驱体中金属元素总摩尔量、碲源中的碲元素的摩尔量和二价金属化合物中二价金属元素的摩尔量之和记为a，锂源中的锂元素的摩尔量记为b，b：a为(1.01-1.06)：1。
17、优选的，步骤1)中所述第一煅烧温度为700-850℃，第一煅烧时间为8-16h；
18、步骤1)中所述第一煅烧的煅烧气氛包括含氧气氛。
19、可选的，所述含氧气氛包括氧气气氛、空气气氛中的至少一种；
20、可选的，所述第一煅烧步骤结束后还包括粉碎、过筛的步骤。
21、优选的，步骤2)中所述有机溶剂选自乙醇；
22、步骤2)中将碲酸盐溶于有机溶剂中，形成的碲酸盐有机溶剂溶液中碲元素的质量浓度为0.01-0.1wt％；
23、步骤2)中所述碲酸盐有机溶剂溶液与步骤1)得到的一烧品的质量比为(1-2)：2；
24、优选的，所述研磨转速为300-600rpm，研磨时间为0.5-1h；
25、可选的，所述研磨包括球磨；
26、所述第二煅烧温度为500-700℃，第二煅烧时间为6-12h；
27、所述第二煅烧气氛包括含氧气氛；
28、可选的，所述含氧气氛包括氧气气氛、空气气氛中的至少一种。
29、优选的，步骤3)中所述二烧品与水混合进行水洗，水洗结束后干燥，得到水洗二烧品再与硼酸混合，经第三煅烧，得到所述改性高镍三元正极材料；
30、优选的，所述二烧品与水的质量比为1：(0.5-1.0)；
31、所述水洗二烧品与硼酸的质量比为700：(2-10)；
32、所述第三煅烧温度为200-400℃，第三煅烧时间为5-11h。
33、本专利技术提供一种改性高镍三元正极材料，由上述所述改性高镍三元正极材料的制备方法制备得到。
34、本专利技术还提供一种上述所述的改性高镍三元正极材料在锂离子电池中的应用。
35、本专利技术技术方案，具有如下优点：
36、1、本专利技术提供的改性高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将锂源、前驱体、碲源和二价金属化合物混合，第一煅烧后得到一烧品；2)将碲酸盐溶于有机溶剂中，形成的碲酸盐有机溶剂溶液再与步骤1)得到的一烧品混合研磨，然后经第二煅烧，得到二烧品；所述碲酸盐选自亚碲酸钾、亚碲酸钠中的至少一种；3)将步骤2)得到的二烧品水洗后与硼酸混合，经第三煅烧，得到所述改性高镍三元正极材料。本专利技术通过在体相掺杂碲源，细化晶粒，然后再表面湿法包覆亚碲酸钾和/或亚碲酸钠会使正极材料整体形成te-ni-ni-te有序超结构，来抑制热力学不可逆相变并提高材料的稳定性，提高正极材料的比容量、首效和循环性能，同时通过在第一煅烧时通过二价金属化合物引入低价元素，减轻因碲的引入导致的锂镍混排，进一步协同碲源提高正极材料的电化学性能；通过湿法包覆亚碲酸钾和/或亚碲酸钠，不仅提供了碲元素(包括形成的纳米碲酸锂)、钠元素和/或钾元素的表面包覆，还通过湿法包覆促进钠离子和/或钾离子的在包覆层和正极材料的界面处实现浅表层掺杂，钠离子、钾离子渗透到浅表层后占据部分锂离子位，钠离子、钾离子的离子半径大于锂离子的半径，会增正极材料的层间距，提高锂离子的通过效率，进而提高正极材料的比容量、首效和循环性能；通过湿法包覆形成的包覆层均匀、平整，有效的隔离电解液，避免电解液对正极材料的影响，显著提高正极材料的结构稳定性，进而提高正极材料的首效和循环性能。本专利技术通过特定的制备方法，各个步骤之间协同作用，得到的改性高镍三元正极材料具有良好的比容量、首效和循环性能。
37、2、本专利技术提供的改性高镍三元正极材料的制备方法，优选碲酸盐为亚碲酸钾和亚碲酸钠；本专利技术通过同时湿法包覆亚碲酸钾和亚碲酸钠，实现钠离子和钾离子在表层掺杂，占据锂离子位，同时钠离子半径小于钾离子半径，但均大于锂离子半径，钾离子和钠离子在表层的掺杂协同作用，增大的晶体的层间距，产生了丰富的晶格缺陷，拓宽了li的传输路径，提高了li的扩散系数，同时表面原位形成碲酸锂，促进锂离子进而电子的传输和迁本文档来自技高网...
【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所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述二价金属化合物选自氢氧化亚钴、碳酸锶、氧化镁、氧化钙中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述前驱体的化学通式为NixCoyMnzO2，且0.9≤x≤0.99，0.01≤y≤0.09，0.01≤z≤0.09，x+y+z＝1；
4.根据权利要求1-3任一项所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述第一煅烧温度为700-850℃，第一煅烧时间为8-16h；
5.根据权利要求1-4任一项所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述有机溶剂选自乙醇；
6.根据权利要求1-5任一项所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述研磨转速为300-600rpm，研磨时间为0.5-1h；
7.根据权利要求1-6任一项所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述二
8.根据权利要求7所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述二烧品与水的质量比为1：(0.5-1.0)；
9.一种改性高镍三元正极材料，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述改性高镍三元正极材料的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的改性高镍三元正极材料在锂离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一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：
2.根据权利要求1所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述二价金属化合物选自氢氧化亚钴、碳酸锶、氧化镁、氧化钙中的至少一种；
3.根据权利要求1或2所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述前驱体的化学通式为nixcoymnzo2，且0.9≤x≤0.99，0.01≤y≤0.09，0.01≤z≤0.09，x+y+z＝1；
4.根据权利要求1-3任一项所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述第一煅烧温度为700-850℃，第一煅烧时间为8-16h；
5.根据权利要求1-4任一项所述改性高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，刘家利，唐尧，闫惟舜，袁晨天，张叶轲，张文艳，陈玉君，
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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