本发明涉及一种具有核壳结构的三元正极材料前驱体及其制备方法、自动控制进料系统和应用。该制备方法包括：将络合剂、碱性沉淀剂和三种金属盐混合,反应,依次历经制核反应阶段和制壳反应阶段；通过建立共沉淀反应中碱性沉淀剂的流速和反应体系酸碱度之间的响应关系,实现了反应体系内酸碱度的相对稳定。同时,通过设置制核反应阶段和制壳反应阶段两个不同的pH值以期实现核壳前驱体的制备,并达到控制核壳材料微观结构的目的。

本发明提供了一种中高镍三元材料制备方法,具体包括如下步骤：(1)将镍盐和金属盐溶液按照摩尔比x:y的比例在密闭的高混机中混合,其中,x+y＝1,0.5≤x<1；所述金属盐为钴盐、锰盐和铝盐中的任意两种的任意摩尔比；然后同时加入氨水和氢氧化钠,至溶液的pH为11-13,升温进行反应；在常温下进行固液分离,得到固体状态的前驱体A；(2)将前驱体A与锂盐、双氧水同时加入高混机中,在室温下混合,前驱体A和锂盐的质量比为(1～1.1):1,得到预氧处理材料；(3)将预氧处理材料放入烧结炉中,通入氧气,进行煅烧,得到中高镍三元材料；操作步骤简单、制备的三元材料结构更完整、循环性能稳定。

一种锂离子二次电池用正极活性物质,其为含有锂金属复合氧化物的锂离子二次电池用正极活性物质,锂金属复合氧化物以物质量的比计为Li:Ni:Co:M＝1+a:1-x-y:x:y的比例含有锂(Li)、镍(Ni)、钴(Co)以及元素M(M)(-0.05≤a≤0.50,0≤x≤0.35,0≤y≤0.35,元素M为选自Mg、Ca、Al、Si、Fe、Cr、Mn、V、Mo、W、Nb、Ti、Zr、Ta中的至少1种元素),将4.3V(vs.Li～(+)/Li)充电时的锂金属复合氧化物的粒子利用STEM-EDS进行观测的情况下,NiO层的厚度为200nm以下,表示粒度分布的宽度的〔(d90-d10)/体积平均粒径〕为1.25以下。

提供一种锂离子二次电池用正极活性物质,其为含有锂金属复合氧化物的锂离子二次电池用正极活性物质,上述锂金属复合氧化物以物质量的比计为Li:Ni:Co:M＝1+a:1-x-y:x:y的比例含有锂(Li)、镍(Ni)、钴(Co)以及元素M(M)(其中,-0.05≤a≤0.50,0≤x≤0.35,0≤y≤0.35,上述元素M为选自Mg、Ca、Al、Si、Fe、Cr、Mn、V、Mo、W、Nb、Ti、Zr中的至少1种元素),将4.3V(vs.Li～(+)/Li)充电时的上述锂金属复合氧化物的粒子利用STEM-EDS进行观测的情况下,NiO层的厚度为200nm以下,比表面积为0.7m～(2)/g以上2.0m～(2)/g以下。

二次电池用正极活性物质具备：中心部,包含层状岩盐型的锂镍复合氧化物；和覆盖部,覆盖该中心部的表面并且包含硼化合物。使用X射线衍射法和谢乐(Scherrer)公式计算出的(104)晶面的微晶尺寸为40.0nm以上且74.5nm以下。使用BET比表面积测定法测得的比表面积满足由-0.0160×Z+1.72≤A≤-0.0324×Z+2.94(Z为微晶尺寸(nm)、A为比表面积(m～(2)/g))所示的条件。根据使用X射线光电子分光法测得的C1s谱图和O1s谱图等计算得出的第一元素浓度比为0.08以上且0.80以下,第二元素浓度比为0.60以上且1.50以下,第三元素浓度比为0.15以上且0.90以下。

一种锂离子二次电池用正极活性物质,其含有锂金属复合氧化物,锂金属复合氧化物以物质量的比计为Li:Ni:Co:M＝1+a:1-x-y:x:y的比例含有Li、Ni、Co以及元素M(-0.05≤a≤0.50,0≤x≤0.35,0≤y≤0.35,元素M为选自Mg、Ca、Al、Si、Fe、Cr、Mn、V、Mo、W、Nb、Ti、Zr、Ta中的至少1种元素),在4.3V充电时的锂金属复合氧化物的粒子截面上,从粒子的表面朝向中心利用STEM-EELS进行射线分析的情况下,在O-K端530eV附近的峰(1st)与545eV附近(2nd)的峰的强度比成为0.9以下的氧易放出层的厚度为200nm以下,比表面积为0.7m～(2)/g以上2.0m～(2)/g以下。

一种锂离子二次电池用正极活性物质,其含有锂金属复合氧化物,锂金属复合氧化物以物质量比计为Li:Ni:Co:M＝1+a:1-x-y:x:y的比例含有Li、Ni、Co以及元素M(-0.05≤a≤0.50,0≤x≤0.35,0≤y≤0.35,元素M为选自Mg、Ca、Al、Si、Fe、Cr、Mn、V、Mo、W、Nb、Ti、Zr中的至少1种),在4.3V充电时的锂金属复合氧化物的粒子截面上,从粒子的表面向中心利用STEM-EELS进行射线分析的情况下,在O-K端530eV附近的峰与545eV附近的峰的强度比成为0.9以下的氧易放出层的厚度为200nm以下,表示粒度分布的宽度的〔(d90-d10)/体积平均粒径〕为1.25以下。

提供一种锂离子二次电池用正极活性物质,其含有锂复合氧化物的颗粒,所述锂复合氧化物含有Li、Ni、Mn、Zr、及添加元素M(M),以物质量之比计,Li、Ni、Mn、Zr、及添加元素M(M)的比例为Li：Ni：Mn：Zr：M＝a：b：c：d：e(0.95≤a≤1.20,0.10≤b<0.70,0.01≤c≤0.50,0.0003≤d≤0.02,0.01≤e≤0.50,添加元素M为从Co、W、Mo、V、Mg、Ca、Al、Ti、及Ta中选出的1种以上的元素),其中,锂复合氧化物的根据X射线衍射图谱所算出的(003)面的峰的半峰全宽FWHM-((003))和(104)面的峰的半峰全宽FWHM-((104))满足FWHM-((104))≥FWHM-((003))×2.90-0.10的关系。

本发明属于锂离子电池技术领域,尤其涉及一种低温锂电池,包括正极片、隔膜、负极片以及电解液,正极片、隔膜以及负极片依次层叠设置且封装在密封空间内,电解液填充密封空间；正极片其正极活性物质层包括三元镍钴锰酸锂材料、正极导电剂、正极粘接剂和羧甲基纤维素锂；负极片其负极活性物质层包括低结晶碳表面改性人造石墨、负极导电剂和负极粘接剂；电解液包括溶剂、锂盐和添加剂,溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和乙酸甲酯,锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂,添加剂包括硫酸亚乙酯和N,N-二甲基三氟乙酰胺。相比于现有技术,本发明的锂电池在低温条件下具有良好的充放电性能、循环性能以及较高的能量密度。

本发明涉及电池材料技术领域,具体公开了一种磷酸钽铝锂改性的高镍正极材料、前驱体以及制备方法。本发明的正极材料的化学式为LiNi-xCo-yMn-zO-2·nLiAlTa(PO-4)-3,其中x、y、z为摩尔数,0.8≤x<1,0<y≤0.1,0<z≤0.1,0<n≤0.05,x+y+z=1；表面有铝、钽元素掺杂且具有LiAlTa(PO-4)-3的包覆层。在制备高镍正极材料的过程中,首先制备Ni-xCo-yMn-z(OH)-2,然后在前驱体表面包覆LiAlTa(PO-4)-3,最后,与锂源焙烧即得。本发明制备得到的正极材料电化学性能优异,且制备方法简单、生产成本低。