【技术实现步骤摘要】
本公开涉及锂离子电池三元材料制备领域，具体地，涉及一种表面硒掺杂的高镍三元材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、作为一种高容量的正极材料，高镍三元材料受到了广泛的关注，有望满足锂离子电池高能量密度的需求。然而，由于材料本身的结构缺陷(阳离子混排、氧空位、锂空位、相转变和表面重构等)，电解液较差的电化学稳定性，四价镍离子的高活性、电解液的分解和气体产生所引起的安全问题，界面处的副反应，过渡金属的溶解，循环过程中各向异性导致的体积变化和微裂纹的产生，以及表面残碱的生成，都导致高镍三元材料在循环稳定性、倍率性能和热稳定性上还存在一定的欠缺，限制了其进一步实际应用。研究表明，以上问题的根源都起始于或者间接作用于正极-电解液界面处，最终导致电池较差的电化学性能。因此，提升正极-电解液界面处的稳定性有望优化高镍三元材料的电化学性能。
2、表面包覆是提升电极-电解液界面稳定性的一个有效方法，不仅能够防止表面残碱的生成，而且能够抑制表面副反应的发生。然而，现有的表面包覆技术常涉及前驱体的机械混合，难以实现材料表面的均匀包覆。并且包覆材料与主体材料之间常存在一定的表面能，易导致结构变形。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种表面硒掺杂的高镍三元材料及其制备方法和应用。
2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种表面硒掺杂的高镍三元材料，所述表面硒掺杂的高镍三元材料包含化学式为linixcoymnzo2-psep的颗粒，x+y+z＝1，0.6≤x≤0.9，0.05≤y≤
3、在所述高镍三元材料的se 3d轨道的xps谱图中，在53-56ev处有峰。
4、可选地，在所述颗粒中，至少部分的硒元素以金属硒化物的形式存在；
5、所述金属硒化物包括ni的硒化物、co的硒化物和mn的硒化物；
6、可选地，所述金属硒化物存在于所述颗粒的表面。
7、可选地，所述颗粒的平均粒径为3-18μm。
8、本公开第二方面提供制备表面硒掺杂的高镍三元材料的方法，该方法包括以下步骤：
9、s1、将锂源与高镍三元前驱体进行固相混合，将得到的混合物料在含氧气氛下进行第一热处理，得到第一固体物料；
10、s2、将硒源与所述第一固体物料接触，在惰性气氛下进行第二热处理。
11、可选地，所述高镍三元前驱体的化学式为niacobmnc(oh)2，a+b+c＝1，0.6≤a≤0.9，0.05≤b≤0.2，0.05≤c≤0.2；
12、所述高镍三元前驱体的平均粒径为3-18μm。
13、可选地，所述硒源包括硒单质、亚硒酸钠和亚硒酸铵中的一种或几种；
14、所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂和硝酸锂中的一种或几种。
15、可选地，步骤s2中，以硒元素计的所述硒源与所述第一固体物料的摩尔比为(0.05-5)：10。
16、可选地，步骤s1中，所述第一热处理的方式为焙烧，所述第一热处理的条件包括：时间为10-20h，温度为600-850℃，所述含氧气氛为氧气气氛或空气气氛；
17、步骤s2中，所述第二热处理的方式为焙烧，所述第二热处理的条件包括：时间为1-5h，温度为400-700℃，所述惰性气氛为氮气气氛或氩气气氛。
18、可选地，步骤s1中，所述固相混合的方式包括固相球磨，时间为1-5h。
19、可选地，步骤s2在管式炉中进行，包括：将所述硒源放置于所述管式炉的上游，将所述第一固体物料放置于所述管式炉的下游；
20、其中，所述硒源在高温作用下产生含有硒元素的流体，所述含有硒元素的流体流动至所述管式炉的下游与所述第一固体物料接触。
21、本公开第三方面提供采用本公开第二方面所述的方法制备得到的表面硒掺杂的高镍三元材料。
22、本公开第四方面提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、电解液和负极，所述正极包括本公开第一方面或第三方面所述的表面硒掺杂的高镍三元材料。
23、通过上述技术方案，本申请先通过高温固相反应得到高镍三元材料，再通过气相硒化后热处理的方法，得到表面硒掺杂的高镍三元材料。本公开的表面硒掺杂的高镍三元材料中，硒元素取代至少部分氧元素，至少部分的硒元素以金属硒化物的形式存在，并且存在于材料表面，在保证结构的同时发挥其与三元材料间强相互作用的优势，不仅能够稳定材料表面的金属元素从而提升材料本身的稳定性，而且能够减缓材料-电解液界面处的副反应，将其用作锂离子电池的正极材料，能够实现电化学循环稳定性的有效提升。
24、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种表面硒掺杂的高镍三元材料，其特征在于，所述表面硒掺杂的高镍三元材料包含化学式为LiNixCoyMnzO2-pSep的颗粒，x+y+z＝1，0.6≤x≤0.9，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.2，0＜p≤0.2；
2.根据权利要求1所述的表面硒掺杂的高镍三元材料，其中，在所述颗粒中，至少部分的硒元素以金属硒化物的形式存在；
3.根据权利要求1所述的表面硒掺杂的高镍三元材料，其中，所述颗粒的平均粒径为3-18μm。
4.制备表面硒掺杂的高镍三元材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述高镍三元前驱体的化学式为NiaCobMnc(OH)2，a+b+c＝1，0.6≤a≤0.9，0.05≤b≤0.2，0.05≤c≤0.2；
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述硒源包括硒单质、亚硒酸钠和亚硒酸铵中的一种或几种；
7.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤S2中，以硒元素计的所述硒源与所述第一固体物料的摩尔比为(0.05-5)：10。
8.根据权利要
9.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤S1中，所述固相混合的方式包括固相球磨，时间为1-5h。
10.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤S2在管式炉中进行，包括：将所述硒源放置于所述管式炉的上游，将所述第一固体物料放置于所述管式炉的下游；
11.采用权利要求4-10中任意一项所述的方法制备得到的表面硒掺杂的高镍三元材料。
12.一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、电解液和负极，其特征在于，所述正极包括权利要求1-3和11中任意一项所述的表面硒掺杂的高镍三元材料。
...【技术特征摘要】
1.一种表面硒掺杂的高镍三元材料，其特征在于，所述表面硒掺杂的高镍三元材料包含化学式为linixcoymnzo2-psep的颗粒，x+y+z＝1，0.6≤x≤0.9，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.2，0＜p≤0.2；
2.根据权利要求1所述的表面硒掺杂的高镍三元材料，其中，在所述颗粒中，至少部分的硒元素以金属硒化物的形式存在；
3.根据权利要求1所述的表面硒掺杂的高镍三元材料，其中，所述颗粒的平均粒径为3-18μm。
4.制备表面硒掺杂的高镍三元材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述高镍三元前驱体的化学式为niacobmnc(oh)2，a+b+c＝1，0.6≤a≤0.9，0.05≤b≤0.2，0.05≤c≤0.2；
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述硒源包括硒单质、亚硒酸钠和亚硒酸铵中的一种或几种；
<...【专利技术属性】
技术研发人员：姜瑞，李刚，戴仲葭，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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