一种电池正极材料及其制备方法、锂离子电池与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种电池正极材料及其制备方法、锂离子电池。


背景技术：

2.随着锂离子电池技术的飞速发展，其应用领域也不断扩大，从便携式的电子设备、小型家用储能设备到更大规模的电动汽车，锂离子电池已成为当下人们生活最活跃的因素之一。为了进一步加速锂离子电池在现代生活中的渗透度，提供一种更便宜、更安全、更耐用以及容量更高的锂离子电池具有重要意义。
3.正极材料作为锂离子电池的重要组成部分是当下研究的热点。而正极材料中的富镍材料凭借其突出的高能量密度脱颖而出。但是，随着镍含量的升高，也为其应用带来了一些弊端，其中，循环性能和热安全性能有待提高。对此，现有技术中往往采用对富镍材料进行包覆改性，以解决上述技术问题。
4.然而，由于常规的包覆温度低于富镍材料的烧结温度，或者为了进行多层包覆，现有技术中的包覆过程常常需要进行二次烧结或三次烧结，这不仅使得生产工艺复杂，而且会增大加工成本。
5.并且，现有技术中的富镍材料一次烧结过程残碱较高，直接使用会增加锂电池正极片加工的难度，所以通常需要进行水洗去除多余的残碱，而这样也会增加工艺的复杂程度。
6.此外，常规的包覆物质多为惰性物质，这不利于富镍材料的容量发挥。
7.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

8.本发明的第一目的在于提供一种电池正极材料，通过在基体表面包覆镍铁铝酸锂，在改善正极材料界面的离子/电子电导率的同时，还对正极材料表面进行了保护，使得正极材料的热稳定性能得到有效提升，并且，还有效降低了正极材料表面的残碱量。
9.本发明的第二目的在于提供所述的电池正极材料的制备方法，通过采用一次烧结同时完成了对富镍基体材料的掺杂和包覆，该制备方法具有操作简单、工艺流程短、制备成本低以及制得的电池正极材料的残碱含量低等优点。
10.本发明的第三目的在于提供一种锂离子电池。
11.为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：本发明提供了一种电池正极材料，所述电池正极材料包括基体以及包覆在所述基体表面的包覆层。
12.所述基体的化学式为liani
xmy
nzo2，其中，1≤a≤1.2，0.8≤x＜1，0＜y＜0.2，0＜z＜0.1，x+y+z=1；m包括co和/或mn，n包括al、zr、sr、w、mg、na和ti中的至少一种。
13.所述包覆层为镍铁铝酸锂。
14.本发明通过在基体表面包覆镍铁铝酸锂，在改善正极材料界面的离子/电子电导率的同时，还对正极材料表面进行了保护，使得正极材料的热稳定性能得到有效提升。并且，该包覆层还能够有效降低正极材料表面的残碱量。
15.其中，n作为掺杂元素，可以选择al、zr、sr、w、mg、na和ti中的一种，也可以选择任意多种的混合。
16.n作为掺杂元素除了起到稳定电池正极材料结构的作用，还起到了抑制包覆层向体相扩散的作用。
17.包覆层镍铁铝酸锂具备优异的电化学活性和热稳定性能，从而有利于提高电池正极材料的容量、循环性能和安全性能。
18.在本发明一些具体的实施例中，所述基体的化学式liani
xmy
nzo2中的a还可以选择1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、1.09、1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18或1.19。
19.在本发明一些具体的实施例中，所述基体化学式liani
xmy
nzo2中的x还可以选择0.82、0.84、0.86、0.88、0.90、0.92、0.94、0.96或0.98。
20.在本发明一些具体的实施例中，所述基体化学式liani
xmy
nzo2中的y还可以选择0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18或0.19。
21.在本发明一些具体的实施例中，所述基体化学式liani
xmy
nzo2中的z还可以选择0.005、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085或0.09。
22.优选地，所述包覆层的厚度为5nm~30nm，包括但不限于6nm、8nm、10nm、12nm、14nm、16nm、18nm、20nm、22nm、24nm、26nm、28nm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选的包覆层的厚度为10nm~25nm。
23.优选地，所述包覆层的质量为所述基体的质量的0.1%~0.8%，包括但不限于0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为0.3%~0.6%。
24.优选地，所述基体为层状结构的基体。即，所述基体的晶体结构为层状结构。
25.采用晶体结构为层状结构的基体能够提升电池正极材料的能量密度。
26.优选地，所述包覆层为层状结构的包覆层。即，所述包覆层的晶体结构为层状结构。
27.采用层状结构的包覆层能够提升电池正极材料的能量密度。
28.优选地，所述电池正极材料的d50粒径为3μm~20μm，包括但不限于4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、16μm、18μm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为5μm~18μm。
29.在本发明一些具体的实施例中，所述电池正极材料的颗粒形状为球形或者类球形。
30.本发明还提供了如上所述的电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：向含有前驱体材料、锂源和掺杂剂的混合物料中加入第一包覆剂和第二包覆剂（即，先将前驱体材料、锂源和掺杂剂混合均匀，然后再向其中加入第一包覆剂和第二包覆
剂），混合后烧结，得到电池正极材料。
31.其中，所述前驱体材料的化学式为ni
pmq
(oh)2；其中，0.8＜p＜1，0＜q＜0.2，p+q=1；m包括co和/或mn（m可以选择co和mn中的一种，也可同时选择co和mn）。
32.所述掺杂剂包括al源、zr源、sr源、w源、mg源、na源和ti源中的至少一种。
33.所述第一包覆剂包括nife2o4。
34.所述第二包覆剂包括含铝化合物。
35.本发明通过预先将掺杂剂和前驱体材料以及锂源进行混合，能使掺杂剂均匀、且紧密地负载在前驱体材料表面。然后向其中加入第一包覆剂和第二包覆剂，混合后能将第一包覆剂和第二包覆剂负载在掺杂剂表面。
36.在后续的烧结过程中，所述掺杂剂除了起到稳定电池正极材料结构的作用，还起到了抑制包覆层向体相扩散的作用，从而使镍铁铝酸锂在电池正极材料表面形成包覆效果。
37.同时，所述第一包覆剂除了充当包覆源，还能吸收烧结过程中产生的co2，将其转换为o2，从而有效地降低电池正极材料的残碱含量。
38.即，本发明通过一次烧结过程同时完成了对电池正极材料的掺杂和包覆，并且，电池正极材料具备低残碱、容量高、循环性能和安全性能好的优点。
39.此外，该制备方法还具有操作简单、工艺流程短以及制备成本低等优点。
40.在本发明一些具体的实施例中，所述前驱体材料的化学式ni
pmq
(oh)2中的p还可以选择0.82、0.83、0.84、0.86、0.88、0.90、0.92、0.94、0.96或0.98。
41.在本发明一些具体的实施例中，所述前驱体材料的化学式ni
pmq
(oh)2中的q还可以选择0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.175、0.18、0.185或0.19。
42.在本发明一些具体的实施例中，所述al源包括含al的化合物。
43.在本发明一些具体的实施例中，所述zr源包括含zr的化合物。
44.在本发明一些具体的实施例中，所述sr源包括含sr的化合物。
45.在本发明一些具体的实施例中，所述w源包括含w的化合物。
46.在本发明一些具体的实施例中，所述mg源包括含mg的化合物。
47.在本发明一些具体的实施例中，所述na源包括含na的化合物。
48.在本发明一些具体的实施例中，所述ti源包括含ti的化合物。
49.优选地，所述al源包括al2o3、al(oh)3和alooh中的至少一种。
50.优选地，所述zr源包括zro2和li2zro3中的至少一种。
51.优选地，所述sr源包括sro、sr(oh)2和sro2中的至少一种。
52.优选地，所述w源包括wo3、li2wo4和含w杂多酸中的至少一种。
53.其中，杂多酸是由杂原子和多原子按一定结构通过氧原子配位桥联的含氧多酸。固态杂多酸化合物由杂多阴离子、阳离子及水或有机分子组成。
54.在本发明中，所述含w杂多酸是指含有w元素的杂多酸，可以采用任意的、常规的、能够通过购买获得的含w杂多酸。
55.优选地，所述mg源包括mgo、mg(oh)2和mgco3中的至少一种。
56.优选地，所述na源包括na2co3和nahco3中的至少一种。
57.优选地，所述ti源包括tio2、ti(so4)2和ti(oh)4中的至少一种。
58.采用上述种类的掺杂剂，不仅能够稳定电池正极材料结构，而且还能够抑制包覆层向体相扩散。
59.优选地，所述锂源包括li2co3、lioh、lihco3、ch3cooli和lino3中的至少一种。
60.在本发明一些具体的实施例中，所述lioh选自单水氢氧化锂，即lioh
·
h2o。
61.优选地，所述含铝化合物包括al2o3、al(oh)3、alooh和lialo2中的至少一种。
62.优选地，所述前驱体材料和所述锂源的摩尔比为1：1~1.5，包括但不限于1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为1：1.05~1.2。
63.优选地，所述掺杂剂的质量为所述前驱体材料与所述锂源的质量之和的0.5%~5%，包括但不限于0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.65%、1.8%、2%、2.3%、2.5%、2.8%、3%、3.3%、3.5%、3.8%、4%、4.2%、4.5%、4.8%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为0.6%~2%。
64.其中，所述掺杂剂的用量会对电池正极材料的性能产生一定影响。采用上述用量范围有利于提高电池正极材料的性能。
65.优选地，所述第一包覆剂的质量为所述前驱体材料与所述锂源的质量之和的0.05%~0.4%，包括但不限于0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.12%、0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.25%、0.28%、0.3%、0.33%、0.35%、0.38%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为0.1%~0.3%。
66.优选地，所述第二包覆剂的质量为所述前驱体材料与所述锂源的质量之和的0.05%~0.4%，包括但不限于0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.12%、0.15%、0.18%、0.2%、0.22%、0.25%、0.28%、0.3%、0.33%、0.35%、0.37%、0.38%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为0.1%~0.3%。
67.优选地，所述烧结的温度为700℃~900℃，包括但不限于710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃、830℃、850℃、870℃、890℃中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为720℃~850℃。
68.优选地，升温至所述烧结的温度的升温速率为3℃/min~10℃/min，包括但不限于4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为5℃/min~8℃/min。
69.优选地，所述烧结的保温时间为15h~30h，包括但不限于17h、19h、20h、22h、24h、25h、27h、29h中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为20h~28h。
70.优选地，所述含有前驱体材料、锂源和掺杂剂的混合物料的制备方法包括如下步骤：将所述前驱体材料、所述锂源和所述掺杂剂在转速为2000rpm~3000rpm的条件下进行一次混合，所述一次混合过程中的转速包括但不限于2100rpm、2200rpm、2300rpm、2400rpm、2500rpm、2600rpm、2700rpm、2800rpm、2900rpm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选的转速为2500rpm~2800rpm。
71.本发明通过预先将掺杂剂、前驱体材料以及锂源进行高速混合，能使掺杂剂均匀且紧密地负载在前驱体材料表面。
72.优选地，所述一次混合的时间为10min~30min，包括但不限于11min、12min、13min、14min、15min、16min、18min、20min、23min、25min、27min、29min中的任意一者的点值或任意
两者之间的范围值；更优选为15min~25min。
73.优选地，在加入所述第一包覆剂和所述第二包覆剂之后，在转速为1000rpm~2000rpm的条件下进行二次混合，所述二次混合过程中的转速包括但不限于1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm、1500rpm、1600rpm、1700rpm、1800rpm、1900rpm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选的转速为1500rpm~1800rpm。
74.本发明通过第二次高速混合的方式，能将包覆剂负载在掺杂剂表面。
75.优选地，所述二次混合的时间为5min~10min，包括但不限于6min、7min、8min、9min中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为6min~8min。
76.在本发明一些具体的实施例中，所述一次混合和/或所述二次混合采用高速混合设备进行。
77.优选地，所述一次混合和所述二次混合均采用高速混合设备进行。
78.在本发明一些具体的实施例中，所述一次混合和/或所述二次混合是在干燥且去除co2的空气气氛中进行。
79.优选地，所述一次混合和所述二次混合均是在干燥且去除co2的空气气氛中进行。
80.在本发明一些具体的实施例中，所述一次混合后所得的球状（类球状）颗粒的d50粒径为3μm~20μm，包括但不限于4μm、5μm、7μm、9μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为5μm~18μm。
81.在本发明一些具体的实施例中，所述二次混合后所得的球状（类球状）颗粒的d50粒径为3μm~20μm，包括但不限于4μm、5μm、7μm、9μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为5μm~18μm。
82.优选地，所述烧结在含氧气氛中进行。所述含氧气氛是指含有氧气的气氛。
83.优选地，所述含氧气氛中的氧气的体积分数≥80%，包括但不限于81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、92%、94%、95%、97%、98%、99%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为≥85%。
84.在本发明一些具体的实施例中，所述含氧气氛为含有空气和氧气的混合气体，其中，氧气的体积分数≥80%，优选为≥85%，更优选为≥90%，更进一步优选为≥95%。
85.优选地，所述前驱体材料的d50粒径为3μm~20μm，包括但不限于4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、18μm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为5μm~18μm。
86.优选地，所述掺杂剂的粒径＜200nm，包括但不限于190nm、180nm、170nm、160nm、150nm、140nm、130nm、120nm、110nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为≤150nm。
87.优选地，所述第一包覆剂的d50粒径＜100nm，包括但不限于90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
88.优选地，所述第一包覆剂的d50粒径≤50nm，包括但不限于45nm、40nm、35nm、30nm、25nm、20nm、15nm、10nm、5nm、3nm、1nm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
89.优选地，所述第二包覆剂的粒径＜200nm，包括但不限于190nm、180nm、170nm、160nm、150nm、140nm、130nm、120nm、110nm、100nm、90nm、80nm、70nm、60nm、50nm、40nm、30nm、20nm、10nm中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为≤150nm。
90.优选地，所述第一包覆剂的纯度不小于99%，包括但不限于99.1%、99.2%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%、99.9%中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值；更优选为不小于99.5%。
91.本发明还提供了一种锂离子电池，包括如上所述的电池正极材料，或者，如上所述的电池正极材料的制备方法所制得的电池正极材料。
92.该锂离子电池具有循环性能好、热安全性能高、容量高、加工难度低和成本低等优点。
93.与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）本发明所提供的电池正极材料，通过在基体表面包覆特定种类的包覆层镍铁铝酸锂，在改善正极材料界面的离子/电子电导率的同时，还对正极材料表面进行了保护，使得正极材料的热稳定性能得到有效提升；并且，该包覆层能够有效降低正极材料表面的残碱量。
94.（2）本发明所提供的电池正极材料的制备方法，通过一次烧结过程同时完成了对电池正极材料的掺杂和包覆，且电池正极材料具备低残碱的优点。
95.（3）本发明所提供的锂离子电池具有循环性能好、热安全性能高、容量高、加工难度低和成本低等优点。
附图说明
96.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
97.图1为本发明实施例1提供的电池正极材料的sem图；图2为本发明实施例1提供的电池正极材料的xps图；图3为本发明实施例1提供的电池正极材料的另一xps图；图4为本发明实施例1提供的电池正极材料的又一xps图；图5为本发明实施例1提供的电池正极材料的再一xps图；图6为本发明提供的dsc曲线图；图7为本发明提供的循环容量保持率曲线图。
具体实施方式
98.下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
99.实施例1本实施例所提供的电池正极材料的制备方法包括如下步骤：
（1）将100mol前驱体材料ni
0.90
co
0.10
(oh)2（d50粒径为8μm~12μm）、105mol锂源lioh
·
h2o以及掺杂剂al2o3和zro2置于高速混合设备中，以3000rpm的转速进行一次混合，混合时间为20min，得到混合物料；其中，掺杂剂al2o3（粒径＜180nm）的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的1%，掺杂剂zro2（粒径＜180nm）的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.5%。
100.（2）向步骤（1）中得到的混合物料中加入第一包覆剂nife2o4（d50粒径＜80nm）和第二包覆剂al2o3（粒径＜180nm），以1500rpm的转速进行二次混合，混合时间为8min；待混合均匀后再将其置于含有空气和氧气的混合气（混合气中的氧气的体积分数为95%）中进行烧结，得到电池正极材料；其中，第一包覆剂nife2o4的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.2%；第二包覆剂al2o3的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.1%；烧结的温度为720℃，升温至该烧结的温度的升温速率为5℃/min，烧结的保温时间为22h。
101.该电池正极材料包括基体以及包覆在所述基体表面的包覆层，其中，基体的化学式为li
1.05
ni
0.872
co
0.097
al
0.026
zr
0.005
o2，包覆层为镍铁铝酸锂。
102.经检测，该包覆层的厚度为10nm；该电池正极材料的d50粒径为8μm~12μm。
103.实施例2本实施例所提供的电池正极材料的制备方法包括如下步骤：（1）将100mol前驱体材料ni
0.85
mn
0.15
(oh)2（d50粒径为13μm~18μm）、106mol锂源lioh
·
h2o以及掺杂剂alooh和sro置于高速混合设备中，以2500rpm的转速进行一次混合，混合时间为25min，得到混合物料；其中，掺杂剂alooh（粒径＜150nm）的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的1.5%，掺杂剂sro（粒径＜150nm）的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.2%。
104.（2）向步骤（1）中得到的混合物料中加入第一包覆剂nife2o4（d50粒径＜50nm）和第二包覆剂al2o3（粒径＜150nm），以1500rpm的转速进行二次混合，混合时间为10min；待混合均匀后再将其置于含有空气和氧气的混合气（混合气中的氧气的体积分数为95%）中进行烧结，得到电池正极材料；其中，第一包覆剂nife2o4的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.3%；第二包覆剂al2o3的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.15%；烧结的温度为740℃，升温至该烧结的温度的升温速率为8℃/min，烧结的保温时间为20h。
105.该电池正极材料包括基体以及包覆在所述基体表面的包覆层，其中，基体的化学式为li
1.06
ni
0.820
mn
0.145
al
0.033
sr
0.003
o2，包覆层为镍铁铝酸锂。
106.经检测，该包覆层的厚度为20nm；该电池正极材料的d50粒径为13μm~18μm。
107.实施例3本实施例所提供的电池正极材料的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，将步骤（1）中掺杂剂al2o3的质量替换为前驱体材料与锂源的质量之和的2%，并且，将步骤（1）中掺杂剂zro2的质量替换为前驱体材料与锂源的质量之和的2%。
108.该电池正极材料中的基体的化学式为li
1.05
ni
0.837
co
0.093
al
0.050
zr
0.021
o2。
109.实施例4本实施例所提供的电池正极材料的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，将
步骤（1）中掺杂剂al2o3的质量替换为前驱体材料与锂源的质量之和的0.5%，并且，将步骤（1）中掺杂剂zro2的质量替换为前驱体材料与锂源的质量之和的0.1%。
110.该电池正极材料中的基体的化学式为li
1.05
ni
0.887
co
0.099
al
0.013
zr
0.001
o2。
111.实施例5本实施例所提供的电池正极材料的制备方法包括如下步骤：（1）将100mol前驱体材料ni
0.82
co
0.10
mn
0.08
(oh)2（d50粒径为3μm~6μm）、120mol锂源lihco3以及掺杂剂wo3和mg(oh)2置于高速混合设备中，以2000rpm的转速进行一次混合，混合时间为30min，得到混合物料；其中，掺杂剂wo3（粒径＜100nm）的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.5%，掺杂剂mg(oh)2（粒径＜100nm）的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.5%。
112.（2）向步骤（1）中得到的混合物料中加入第一包覆剂nife2o4（d50粒径＜30nm）和第二包覆剂al(oh)3（粒径＜100nm），以1800rpm的转速进行二次混合，混合时间为5min；待混合均匀后再将其置于含有空气和氧气的混合气（混合气中的氧气的体积分数为80%）中进行烧结，得到电池正极材料；其中，第一包覆剂nife2o4的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.1%；第二包覆剂al2o3的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.3%；烧结的温度为850℃，升温至该烧结的温度的升温速率为10℃/min，烧结的保温时间为28h。
113.该电池正极材料包括基体以及包覆在所述基体表面的包覆层，其中，基体的化学式为li
1.2
ni
0.805
co
0.098
mn
0.079
mg
0.015w0.004
o2，包覆层为镍铁铝酸锂。
114.经检测，该包覆层的厚度为15nm；该电池正极材料的d50粒径为3μm~6μm。
115.实施例6本实施例所提供的电池正极材料的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，将步骤（1）中的掺杂剂al2o3替换为na2co3（但保持其质量不变）；并且，将步骤（1）中掺杂剂zro2替换为tio2（但保持其质量不变）。
116.该电池正极材料中的基体的化学式为li
1.05
ni
0.870
co
0.097
na
0.025
ti
0.008
o2。
117.对比例1本对比例所提供的电池正极材料的制备方法包括如下步骤：（1）与实施例1中的步骤（1）完全相同。
118.（2）将步骤（1）中得到的混合物料置于含有空气和氧气的混合气（混合气中的氧气的体积分数为95%）中进行烧结，得到电池正极材料；其中，烧结的温度为720℃，升温至该烧结的温度的升温速率为5℃/min，烧结的保温时间为22h。
119.即，该对比例中不加入第一包覆剂nife2o4和第二包覆剂al2o3。
120.对比例2本对比例所提供的电池正极材料的制备方法包括如下步骤：（1）与实施例1中的步骤（1）完全相同。
121.（2）向步骤（1）中得到的混合物料中加入第二包覆剂al2o3（粒径＜180nm），以1500rpm的转速进行二次混合，混合时间为8min；待混合均匀后再将其置于含有空气和氧气的混合气（混合气中的氧气的体积分数为95%）中进行烧结，得到电池正极材料；其中，第二包覆剂al2o3的质量为前驱体材料与锂源的质量之和的0.1%；烧结的温
度为720℃，升温至该烧结的温度的升温速率为5℃/min，烧结的保温时间为22h。
122.即，该对比例中不加入第一包覆剂nife2o4。
123.对比例3本对比例所提供的电池正极材料的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，步骤（1）中，不加入掺杂剂al2o3和zro2。
124.对比例4本对比例所提供的电池正极材料的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，将步骤（1）中掺杂剂al2o3的质量替换为前驱体材料与锂源的质量之和的4%，掺杂剂zro2（粒径＜180nm）的质量替换为前驱体材料与锂源的质量之和的4%。
125.对比例5本对比例所提供的电池正极材料的制备方法与实施例1基本相同，区别仅在于，将步骤（2）中的烧结的温度替换为1100℃。
126.实验例1检测以上各实施例和各对比例制得的电池正极材料的残碱量（指电池正极材料中残碱的质量占比），结果如下表1所示。
127.表1 各组电池正极材料的残碱量结果组别残碱量（wt.%）实施例10.62实施例20.45实施例30.48实施例40.63实施例50.87实施例60.66对比例11.22对比例21.17对比例30.64对比例40.58对比例50.90从上表1可以看出，实施例1制得的电池正极材料的残碱量显著低于对比例1和对比例2。
128.这就说明，本发明通过在基体表面包覆镍铁铝酸锂，可以降低电池正极材料的残碱量，提高其表面稳定性。
129.同时，对实施例1制得的电池正极材料进行sem检测，结果如图1所示。对实施例1制得的电池正极材料进行xps（x射线光电子能谱）检测，结果分别如图2（al元素）、图3（fe元素）、图4（ni元素）和图5（zr元素）所示。
130.从图1能够看出，本发明制得的电池正极材料为d50在8~12um的均一二次颗粒。
131.从图2、图3、图4和图5能够看出，本发明制得的电池正极材料表面可探测到ni、fe、al元素，这说明材料表面形成了镍铁铝酸锂，经氩离子束溅射后材料表面fe、al元素含量降低以及zr元素含量增多，这说明镍铁铝酸锂以包覆层的形式在材料表面富集。
132.此外，对实施例1、实施例4和对比例1制得的电池正极材料进行dsc（差示扫描量热）测试，结果如图6所示。从图6能够看出，实施例1和实施例4的电池正极材料的热稳定性均比对比例1好。
133.具体地，通过比较第一个放热峰的积分面积可以发现，实施例4更小，这说明其放热量小。通过比较第二个放热峰的位置能够看出，实施例4的出峰位置温度更高。这两个数据说明实施例1和实施例4的热稳定性均优于对比例1。而实施例4的效果略差于实施例1是因为掺杂剂用量少导致包覆层物质有部分向内扩散，使得包覆效果略变差。
134.实验例2分别以上述各实施例和上述各对比例制得的电池正极材料为正极活性物质，制备得到正极极片，并以金属li为负极，分别组装得到多组2032纽扣式电池。然后对各组得到的电池进行电化学性能测试：电压为2.5v~4.25v，电流为0.2c，测得其首次充放电比容量，得到其首效，其数据结果如下表2所示。
135.同时，分别对实施例1、对比例1和对比例2组装的电池的循环容量保持率进行测试，结果如图7所示。
136.从图7能够看出，实施例1的循环性能比对比例1和对比例2的循环性能均更加优异。
137.表2 各组电池的电化学性能测试结果组别首次充电比容量（mah/g）首次放电比容量（mah/g）首效（%）实施例1234.5213.591.0实施例2219.8198.390.2实施例3233.1209.489.8实施例4235.4214.391.3实施例5221.3198.189.5实施例6233.9212.690.9对比例1227.3196.286.3对比例2227.0195.085.9对比例3234.1212.390.7对比例4215.2185.386.1对比例5229.2200.887.6通过比较实施例1和对比例4的测试结果可知，掺杂剂的质量占比过大，会导致首次放电比容量和首效下降。
138.通过对比实施例1和对比例1-2的测试结果可知，本发明通过在基体表面包覆镍铁铝酸锂，可提升首次充/放电比容量和首效。
139.尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。