[發(fā)明專(zhuān)利]一種三元正極材料及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810678176.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110265631B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳奇;何金華;吉長(zhǎng)印;喬濤;王克倫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/36
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯思誠(chéng)業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11444
• 代理人: 王剛;龔敏

1.一種三元正極材料，所述三元正極材料包括由一次顆粒組成的二次顆粒，其特征在于，

所述二次顆粒的平均粒徑D50為6μm~20μm，BET為0.2 m²/g~1 m²/g，所述二次顆粒的單位面積內(nèi)一次顆粒的個(gè)數(shù)σ為5個(gè)/μm²~100個(gè)/μm²，所述一次顆粒長(zhǎng)度為100nm~1000nm，寬度為50nm~400nm，所述一次顆粒的長(zhǎng)寬比為2~20；

其中，所述三元正極材料的分子式為L(zhǎng)i_1+a[Ni_xCo_yMn_zM1_bM2_c]O_2-dN_d，其中M1和M2元素獨(dú)立地選自Al、Zr、Ti、Mg、Zn、B、Ca、Ce、Te、Fe中的至少一種，N元素選自F、Cl、S中的至少一種，0x1，0y≤0.3，0≤z≤0.3，-0.1a0.2，0≤b0.3，0≤c0.3，0≤d0.2，0≤b+c0.3；

所述三元正極材料的制備方法包括以下步驟：

（1）將三元前驅(qū)體、鋰鹽、任選的含有M1元素的化合物加到高速混料設(shè)備中，混合0.5h~3h；將混合后的物料置于空氣或氧氣氣氛燒結(jié)爐中，在700℃~1000℃的溫度下燒結(jié)5h~25h，制備得到正極材料基體；其中三元前驅(qū)體的分子式為[Ni_xCo_yMn_z](OH)₂，0x1，0y≤0.3，0≤z≤0.3，D50為6μm~20μm，BET為3m²/g~30m²/g；鋰鹽為氫氧化鋰或者碳酸鋰；M1選自Ca、Al、Zr、Ti、Te中的至少一種，M1的摻雜量為0ppm~6000ppm；

（2）將基于步驟（1）制備出的三元材料與任選的含有M2元素的化合物混合，在200℃~700℃的溫度下燒結(jié)2h~10h，得到包覆有M2化合物的三元材料產(chǎn)品；其中M2選自Mg、Zn、Al、B、Ce、Fe中的至少一種，M2的包覆加入量為0ppm~3000ppm；

測(cè)定所述三元正極材料中所述二次顆粒的單位面積內(nèi)一次顆粒的個(gè)數(shù)的方法包括以下步驟：

（1）取直徑為6μm~20μm的二次顆粒三元正極材料樣品，然后對(duì)樣品進(jìn)行SEM檢測(cè)，得到SEM圖譜；

（2）根據(jù)步驟（1）得到的SEM圖譜，通過(guò)以下公式計(jì)算三元正極材料中單位面積內(nèi)一次顆粒的個(gè)數(shù)σ：

σ=(x1+x2)/2*(y1+y2)/2/(A/C*B/C)，個(gè)/μm²；

其中，

x1表示在二次顆粒10K倍數(shù)的SEM圖中，圖片下邊緣橫向上的一次顆粒的個(gè)數(shù)；

x2表示在二次顆粒10K倍數(shù)的SEM圖中，圖片上邊緣橫向上的一次顆粒的個(gè)數(shù)；

y1表示在二次顆粒10K倍數(shù)的SEM圖中，圖片左邊緣縱向上的一次顆粒的個(gè)數(shù)；

y2表示在二次顆粒10K倍數(shù)的SEM圖中，圖片右邊緣縱向上的一次顆粒的個(gè)數(shù)；

A表示二次顆粒10K倍數(shù)的SEM圖的橫向?qū)嶋H測(cè)量長(zhǎng)度，單位為mm；

B表示二次顆粒10K倍數(shù)的SEM圖的縱向?qū)嶋H測(cè)量長(zhǎng)度，單位為mm；

C表示在二次顆粒10K倍數(shù)的SEM圖中，標(biāo)尺為1μm時(shí)對(duì)應(yīng)的實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度，單位為mm/μm；

在計(jì)算二次顆粒10K倍數(shù)的SEM圖中的一次顆粒的個(gè)數(shù)時(shí)，只要出現(xiàn)了一次顆粒的一部分，就算作一個(gè)一次顆粒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料，其特征在于，所述三元正極材料的粉體壓實(shí)密度不低于3.3g/cc。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料，其特征在于，在所述三元正極材料中，單位面積內(nèi)一次顆粒的個(gè)數(shù)σ為5個(gè)/μm²~50個(gè)/μm²。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料，其特征在于，在所述三元正極材料中，所述二次顆粒的BET為0.3m²/g~0.8m²/g。