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硼摻雜改性的三元正極材料及其制備方法與流程

1581   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:駱駝集團資源循環(huán)襄陽有限公司  
2023-10-26 16:43:03
本發(fā)明涉及鋰電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種一種硼摻雜改性的三元正極材料及其制備方法。 背景技術(shù): 鋰離子電池是一種二次電池,依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作,具有高能量密度、長使用壽命、高安全性、環(huán)境污染小等優(yōu)點。自鋰離子電池商業(yè)化以來,經(jīng)過30年的發(fā)展,鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于3c、儲能、電動車等領(lǐng)域。近年來,電動汽車的蓬勃發(fā)展給鋰離子電池帶來了前所未有發(fā)展機遇,也對鋰離子電池提出更高的要求。 目前,鋰離子動力電池能量密度已成為其產(chǎn)業(yè)化的瓶頸之一。鋰離子電池中由于負(fù)極能量密度遠高于正極,因此鋰離子電池的能量密度主要取決于正極材料。三元層狀正極材料以其高能量密度,在各種候選正極材料中脫穎而出,尤其是高鎳三元正極材料,引起廣泛關(guān)注。雖然提高三元正極材料的ni含量能夠獲得更高的能量密度,但是同時會導(dǎo)致材料晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低,循環(huán)過程中產(chǎn)生不可逆相變,同時伴隨因相變產(chǎn)生的顆粒破碎,從而縮短鋰離子電池的壽命,引發(fā)安全問題。 摻雜是改善三元正極材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效手段之一。韓國漢陽大學(xué)hoon-heeryu等人(adv.energy.mater.2020,10,1-8)研究了硼摻雜對高鎳三元正極材料的影響。研究表明,硼摻雜一方面能有效地提高h2-h3相變的可逆性和晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,減少了不可逆相變;另一方面,硼元素會顯著地降低層狀材料(003)面的表面能,從而促使晶體生長的過程中更多地將(003)面裸露在外面,使得層狀材料的一次顆粒成長為了針狀結(jié)構(gòu),這種特殊結(jié)構(gòu)能夠有效緩解相變導(dǎo)致的顆粒破碎,延長材料壽命,同時改善材料倍率性能。 目前,硼主要以兩種方法摻雜:一種是在前驅(qū)體合成過程中摻雜,該方法摻雜效果好,但技術(shù)門檻高;另一種是在配鋰過程中添加硼源,由于硼酸、氧化硼等硼源與鋰源熔點均較低,在合成過程中兩者會優(yōu)先反應(yīng),從而導(dǎo)致?lián)诫s效果差,摻雜效率低,同時硼源消耗鋰導(dǎo)致材料中鋰配比偏離設(shè)計值。 技術(shù)實現(xiàn)要素: 本發(fā)明的目的是提供一種硼摻雜改性的三元正極材料及其制備方法,通過硼摻雜改善三元正極材料的電性能、摻雜均勻高效、適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。 本發(fā)明的第一個目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的:一種硼摻雜改性的三元正極材料,化學(xué)式為lix(niacobmncbd)o2,其中1.0≤x≤1.06,0.3≤a≤0.98,0<b≤0.2,0≤c≤0.3,0.001≤d≤0
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