本公開(kāi)涉及鋰離子電池三元材料制備領(lǐng)域，具體地，涉及一種鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鎳鈷鋁酸鋰(nca)是最具代表性的鋰電三元正極材料之一，已廣泛應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域，然而其制備工藝仍然存在一定的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的共沉淀制備方法難以實(shí)現(xiàn)鋁原子的均勻分散，且易導(dǎo)致較差的球形度和疏松的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響產(chǎn)品的電化學(xué)性能。因此改進(jìn)nca的制備工藝以實(shí)現(xiàn)三種元素的均勻分散，有望提升材料的電化學(xué)性能，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

2、隨著鎳含量的增多，nca的放電比容量增加，但ni2+與li+發(fā)生更加嚴(yán)重的位錯(cuò)現(xiàn)象(兩者具有相似的離子半徑)，導(dǎo)致循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性明顯變差。為了減少離子混排，行之有效的方法是體相離子摻雜。體相離子摻雜能夠穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)，降低陽(yáng)離子混排程度，提升材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。其中，鹵素原子摻雜能夠部分取代o2-，改變過(guò)渡金屬離子的價(jià)態(tài)，從而改變晶格結(jié)構(gòu)參數(shù)。目前鹵素原子的引入大都是在鋰化焙燒階段加入含鹵素的化合物，但該方法易導(dǎo)致鹵素原子聚集在顆粒表面，難以實(shí)現(xiàn)其在晶格內(nèi)部的有效摻雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開(kāi)的目的是提供一種鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰及其制備方法和應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開(kāi)第一方面提供制備鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰的方法，該方法包括以下步驟：

2、s1、將氫氧化鎳與鋁源進(jìn)行第一固相混合，得到第一固體物料；

3、s2、將所述第一固體物料與鈷源進(jìn)行第二固相混合，并將得到的混合物料在第一含氧氣氛下進(jìn)行第一熱處理，得到第二固體物料；

4、s3、將所述第二固體物料與鋰源進(jìn)行第三固相混合，并將得到的混合物料在第二含氧氣氣氛下進(jìn)行第二熱處理；

5、所述鈷源和/或所述鋁源中含有鹵素。

6、可選地，所述鋁源包括氫氧化鋁、氧化鋁、碳酸鋁、草酸鋁、乙酸鋁、氟化鋁、氯化鋁、溴化鋁和碘化鋁中的一種或幾種；

7、所述鈷源包括氫氧化鈷、氧化鈷、碳酸鈷、草酸鈷、乙酸鈷、氟化鈷、氯化鈷、溴化鈷和碘化鈷中的一種或幾種；

8、所述鋰源包括氫氧化鋰、碳酸鋰和硝酸鋰中的一種或幾種。

9、可選地，所述第一固相混合、所述第二固相混合和所述第三固相混合的方式包括固相球磨，時(shí)間分別為1-5h。

10、可選地，步驟s2中，所述第一熱處理的方式包括焙燒，所述第一熱處理的條件包括：時(shí)間為2-8h，溫度為400-900℃。

11、可選地，步驟s3中，所述第二熱處理的方式包括焙燒，所述第二熱處理的條件包括：時(shí)間為10-20h，溫度為600-850℃。

12、可選地，所述氫氧化鎳的平均粒徑為5-15μm。

13、可選地，所述第一含氧氣氛和所述第二含氧氣氛分別為氧氣氣氛或者空氣氣氛。

14、本公開(kāi)第二方面提供采用本公開(kāi)第一方面所述的方法制備得到的鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰。

15、可選地，所述鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰包括化學(xué)式為lini1-x-ycoxalyo2-0.5zxz的顆粒，0.6≤1-x-y<1，0<x≤0.2，0<y≤0.2，0<z≤0.1，x為f、cl、br和i中的一種或幾種。

16、本公開(kāi)第三方面提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極、電解液和負(fù)極，所述正極包括本公開(kāi)第二方面所述的鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰。

17、通過(guò)上述技術(shù)方案，本申請(qǐng)采用逐級(jí)混合結(jié)合多步熱處理的方法，通過(guò)控制各金屬源混合和熱處理的順序，并通過(guò)金屬鹵化物引入鹵素，得到鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰。本公開(kāi)的方法步驟簡(jiǎn)單，有利于工業(yè)放大實(shí)施和批量生產(chǎn)，且制備出的鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰中各元素混合相對(duì)均勻，至少部分的鹵素能夠摻雜進(jìn)晶格內(nèi)部；將其用作鋰離子電池的正極材料，具有較高的比容量和較好的循環(huán)性能。

18、本公開(kāi)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

技術(shù)特征：

1.制備鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鋁源包括氫氧化鋁、氧化鋁、碳酸鋁、草酸鋁、乙酸鋁、氟化鋁、氯化鋁、溴化鋁和碘化鋁中的一種或幾種；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一固相混合、所述第二固相混合和所述第三固相混合的方式包括固相球磨，時(shí)間分別為1-5h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟s2中，所述第一熱處理的方式包括焙燒，所述第一熱處理的條件包括：時(shí)間為2-8h，溫度為400-900℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟s3中，所述第二熱處理的方式包括焙燒，所述第二熱處理的條件包括：時(shí)間為10-20h，溫度為600-850℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述氫氧化鎳的平均粒徑為5-15μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一含氧氣氛和所述第二含氧氣氛分別為氧氣氣氛或者空氣氣氛。

8.采用權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的方法制備得到的鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰，其中，所述鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰包括化學(xué)式為lini1-x-ycoxalyo2-0.5zxz的顆粒，0.6≤1-x-y<1，0<x≤0.2，0<y≤0.2，0<z≤0.1，x為f、cl、br和i中的一種或幾種。

10.一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極、電解液和負(fù)極，其特征在于，所述正極包括權(quán)利要求8或9所述的鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰。

技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)涉及一種鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰及其制備方法和應(yīng)用，該方法包括以下步驟：S1、將氫氧化鎳與鋁源進(jìn)行第一固相混合，得到第一固體物料；S2、將所述第一固體物料與鈷源進(jìn)行第二固相混合，并將得到的混合物料在第一含氧氣氛下進(jìn)行第一熱處理，得到第二固體物料；S3、將所述第二固體物料與鋰源進(jìn)行第三固相混合，并將得到的混合物料在第二含氧氣氣氛下進(jìn)行第二熱處理；所述鈷源和/或所述鋁源中含有鹵素。該方法步驟簡(jiǎn)單，有利于工業(yè)放大實(shí)施和批量生產(chǎn)，且所制備的鹵素?fù)诫s的鎳鈷鋁酸鋰中各元素混合相對(duì)均勻；將其用作鋰離子電池的正極材料，具有較高的比容量和較好的循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：姜瑞,戴仲葭,李剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28