[發明專利]一種基于相圖設計的核殼結構鋰電正極材料及其設計方法

在審

• 申請號: 201410137902.X
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN104979528A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 張聯齊;郭建
• 申請（專利權）人: 張聯齊
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58
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1.一種基于鎳鈷錳三元相圖分析的球型或類球形鋰離子電池材料核殼結構的設計方法，其特征在于：

以LiNiO₂、LiCoO₂和LiMnO₂為等邊三角形三個頂點；且，

在LiNiO₂頂點處；Ni含量設為1，Co和Mn的含量均分別設為0；

在LiCoO₂頂點處：Co含量設為1，Ni和Mn的含量均分別設為0；

在LiMnO₂頂點處：Mn含量設為1，Co和Ni的含量設為0；

則在等邊三角形內任意一點所代表的分子式表示為Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂，

其中，0≤x，y≤1。

2.根據權利要求1所述基于鎳鈷錳三元相圖分析的球型或類球形鋰離子電池材料核殼結構的設計方法，其特征在于：

劃分1≥Ni≥0.6、0≤Co≤0.3、0≤Mn≤0.3的區域為高容量區；劃分1／3≤Ni≤0.5、1／3≤Mn≤0.5、0≤Co≤1／3區域為高安全性區；劃分1／2≤Co≤1、0≤Ni≤1／4、0≤Mn≤1／4為高密度區。

3.根據權利要求1或2所述基于鎳鈷錳三元相圖分析的球型或類球形鋰離子電池材料核殼結構的設計方法，其特征在于：

將分子式為Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y]O₂，其中，0≤x，y≤1的材料按照鎳鈷錳的含量投影到三元相圖中，并以O點表示；

引一條穿過該O點的線段AB，將該線段AB的端點A投影到高安全性區域，將該線段AB的端點B投影到高容量區域或高壓實區域；

將所述端點A在高安全性區域內的坐標作為殼材料的組成，將所述端點B在高容量區域或高壓實區域內的坐標作為核材料的組成；

所述殼材料與所述核材料的摩爾比為b∶a，其中，a為OA線段長度，b為OB線段長度；則：

基于鎳鈷錳三元相圖分析對該三元材料的核殼結構設計后的分子式為：

Li[(Ni_nCo_1-m-nMn_m)_b(Ni_cCodMn_1-c-d)_a]O₂，其中0≤a，b≤1且a+b=1；

Li(Ni_nCo_1-m-nMnm)_bO₂為該三元材料的殼結構，其中，1／3≤≤n≤0.5、1／3≤m≤0.5；

Li(Ni_dCocMn_1-c-d)aO₂為該三元材料的核結構，根據三元材料高安全性和高壓實性功能不同的可劃分為：

當需要高容量材料性能時，1≥d≥0.6、0≤c≤0.3且d+c≤1；

當需要高壓實材料性能時，1／2≤c≤1、0≤d≤1／4且d+c≤1。

4.根據權利要求3所述基于鎳鈷錳三元相圖分析的球型或類球形鋰離子電池材料核殼結構的設計方法設計出的球型或類球形核殼結構鋰離子電池材料，其特征在于：

分子式結構特征為：Li[(Ni_nCo_1-m-nMn_m)_b(Ni_cCo_dMn_1-c-d)_a]O₂，其中0≤a，b≤1且a+b=1、1／3≤n≤0.5、1／3≤m≤0.5、1≥d≥0.7、0≤c≤0.3且d+c≤1；并具有以下分子式組成：

Li(Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2)O₂。

5.根據權利要求4所述球型或類球形核殼結構鋰離子電池材料，其特征在于：

該材料在電鏡下呈球型或類球形。