本发明属于电池材料，具体涉及一种碲改性三元正极材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、高镍低钴层状氧化物由于其较高的理论比容量，被认为是高能密度汽车电池的最终选择。然而，传统的多晶三元正极材料由于严重的结构/化学、力学不稳定性和氧损失导致的相变和结构坍塌，容量迅速下降，循环稳定性较差。而高镍低钴层状氧化物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。
2、然而，高镍低钴层状氧化物由于co和mn的不足，作为正极材料容易遭受不可逆相变引起的机械损伤，储存过程中的化学不稳定性，正极与电解质之间的侵蚀反应导致的结构降解，导致倍率能力、循环稳定性和热稳定性差，h2-h3相变产生的机械应力是造成容量衰减的主要原因之一。在4.2v的衰减状态下，晶格体积发生各向异性变化，产生微裂纹，并在颗粒表面传播，形成微通道，使电解质能够渗透到颗粒内部。微裂纹的产生以及正极电解质之间的寄生副反应导致了严重的结构不稳定和容量损失，随着ni含量的增加，机械劣化也会增加，这是高ni正极材料在电动汽车应用中需要考虑的问题。同时随着镍含量的增加，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。基于上述原因，现有的高ni正极材料在实际应用过程中依然存在首效和循环性能较低、比容量仍有待提高的问题。
技术实现思路
1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的高ni正极材料在实际应用过程中依然存在首效和循环性能较低、比容量仍有待提高的缺陷，从而提供一种碲改性三元正极材料及其制备方法和应用。
2、本发明提供一种碲改性三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
3、1)将三元前驱体、锂源与第一碲源混合，经第一烧结，得到一次烧结品；
4、2)将步骤1)获得的一次烧结品与第二碲源混合，经第二烧结，得到二次烧结品；
5、3)将步骤2)获得的二次烧结品经水洗后与硼源混合，煅烧，得到所述碲改性三元正极材料。
6、优选的，步骤1)中所述三元前驱体中包括镍元素，三元前驱体中镍元素摩尔含量占三元前驱体中所有金属元素总摩尔量的90％以上；
7、优选的，所述三元前驱体的化学通式为nixcoymn1-x-y(oh)2，且0.9≤x＜1，0.01≤y＜0.1。
8、优选的，步骤1)中所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种；
9、所述第一碲源选自二氧化碲、三氧化碲中的至少一种；
10、所述三元前驱体中金属元素总摩尔量、第一碲源中碲元素、锂源中锂元素的摩尔量之比为(1-a)：a：(1.0-1.05)，且0.0001≤a≤0.003。
11、本发明所述三元前驱体中金属元素总摩尔量为三元前驱体中所有金属元素摩尔量的总和，例如，示范性的，三元前驱体nixcoymn1-x-y(oh)2的金属元素总摩尔量为镍元素摩尔量、钴元素摩尔量和锰元素摩尔量的总和。
12、优选的，步骤1)中所述第一烧结温度为600-850℃，第一烧结时间为6-15h，第一烧结气氛为含氧气氛。
13、可选的，第二烧结气氛为氧气气氛。
14、优选的，步骤2)中所述第二烧结温度为400-700℃，第二烧结时间为6-10h，第二烧结气氛为含氧气氛。
15、可选的，第二烧结气氛为空气气氛。
16、优选的，步骤2)中所述第二碲源选自二氧化碲、三氧化碲中的至少一种；
17、所述一次烧结品与第二碲源的质量比为1：(0.00007-0.0001)；
18、可选的，所述第二烧结步骤结束后还包括粉碎过筛的步骤。
19、优选的，步骤3)中将步骤2)获得的二次烧结品与水混合进行水洗，水洗结束后抽滤、干燥，得到干燥物料，将干燥物料与硼源混合，煅烧，得到所述碲改性三元正极材料。
20、优选的，所述二次烧结品与水按质量比为(0.4-1)：(0.4-1)；
21、所述干燥物料与硼酸的质量比为(100-200)：1；
22、所述煅烧温度为250-350℃，煅烧时间为6-10h；
23、所述硼源选自硼酸。
24、本发明提供一种碲改性三元正极材料，由上述所述碲改性三元正极材料的制备方法制备得到。
25、本发明提供一种上述所述的碲改性三元正极材料在锂离子电池中的应用。
26、本发明技术方案，具有如下优点：
27、(1)本发明提供的碲改性三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将三元前驱体、锂源与第一碲源混合，经第一烧结，得到一次烧结品；2)将步骤1)获得的一次烧结品与第二碲源混合，经第二烧结，得到二次烧结品；3)将步骤2)获得的二次烧结品经水洗后与硼酸混合，煅烧，得到所述碲改性三元正极材料。本发明通过在体相掺杂第一碲源，细化晶粒，然后再表面包覆第二碲源，同时调整粒子形态和局部原子结构，有效调节配体能级结构并抑制晶格氧损失，整体形成镍元素中掺杂碲元素且表面包覆碲元素的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。本发明的制备方法制备得到碲改性三元正极材料比容量高、首效和循环性能高。
28、(2)本发明提供的碲改性三元正极材料的制备方法，所述第一碲源选自二氧化碲、三氧化碲中的至少一种；步骤2)中所述第二碲源选自二氧化碲，三氧化碲中的至少一种；高价的te可以细化晶粒的尺寸，从而消除应力-应变效应，在过渡金属层内构建具有高度热力学稳定性的ni-te有序结构可以显著提高晶格氧的稳定性。粒径和原子排列的联合增强导致晶格应变和氧稳定性的多效改善。所得结构显示出金属-氧结合能和层间间距的增加减轻了高电位下的晶格应变，防止了协同晶格畸变。此外，ni-te有序结构有效地提高了晶格氧稳定性，防止了累积应力应变和不可逆相变。
技术特征：1.一种碲改性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所述碲改性三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述三元前驱体中包括镍元素，三元前驱体中镍元素摩尔含量占三元前驱体中所有金属元素总摩尔量的90％以上；
3.根据权利要求1或2所述碲改性三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任一项所述碲改性三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述第一烧结温度为600-850℃，第一烧结时间为6-15h，第一烧结气氛为含氧气氛。
5.根据权利要求1-4任一项所述碲改性三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述第二烧结温度为400-700℃，第二烧结时间为6-10h，第二烧结气氛为含氧气氛。
6.根据权利要求1-5任一项所述碲改性三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述第二碲源选自二氧化碲、三氧化碲中的至少一种；
7.根据权利要求1-6任一项所述碲改性三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中将步骤2)获得的二次烧结品与水混合进行水洗，水洗结束后抽滤、干燥，得到干燥物料，将干燥物料与硼源混合，煅烧，得到所述碲改性三元正极材料。
8.根据权利要求7所述碲改性三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述二次烧结品与水按质量比为(0.4-1)：(0.4-1)；
9.一种碲改性三元正极材料，其特征在于，由权利要求1-8任一项所述碲改性三元正极材料的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的碲改性三元正极材料在锂离子电池中的应用。
技术总结本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种碲改性三元正极材料及其制备方法和应用。本发明提供的碲改性三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将三元前驱体、锂源与第一碲源混合，经第一烧结，得到一次烧结品；2)将步骤1)获得的一次烧结品与第二碲源混合，经第二烧结，得到二次烧结品；3)将步骤2)获得的二次烧结品经水洗后与硼酸混合，煅烧，得到所述碲改性三元正极材料。本发明的制备方法制备得到碲改性三元正极材料比容量高、首效和循环性能高。技术研发人员：许开华,刘家利,张文艳,唐尧,闫惟舜,袁晨天,吉瑞,陈玉君,张叶轲受保护的技术使用者：格林美（无锡）能源材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/19