[發明專利]一種鋨摻雜的LiAlSiO

在審

• 申請號: 201810687464.2
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN110660975A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 溫偉城;楊順毅;嚴武渭;吳小珍;黃友元;楊才德
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞納米科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 11332 北京品源專利代理有限公司
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種鋨摻雜的LiAlSiO₄包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法和應用，所述正極材料包括基材和包覆層，所述基材為鋨摻雜的鎳鈷錳酸鋰，通式為LiNi_aCo_bMn_1?a?bOs_xO₂，0.3≤a≤0.8，0.1≤b≤0.2，X≤0.01，包覆層為LiAlSiO₄。所述的正極材料為鋨摻雜的LiAlSiO₄包覆鎳鈷錳酸鋰，該材料具有放電容量高、循環性能好、倍率性能優異、加工性能好等特點。所述制備方法步驟簡單、操作易行、成本低廉等優點。

技術領域

本發明屬于鋰電池正極材料領域，涉及一種鋨摻雜的LiAlSiO₄包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、工作溫度范圍寬、無記憶效應、循環壽命長等優點，廣泛應用于數碼產品及電動工具中，并且被認為是下一代電動汽車的理想電源。開發具有高能量密度、高功率密度、高安全性的鋰離子電池具有廣闊的市場前景。高鎳正極材料具有理論放電比容量高、倍率性能好、成本低廉、安全性高等優點，適用于作為電動車(EV)、混合電動車(HEV)和插入式混合動力汽車的高能量正極材料。

目前，制約鎳鈷錳酸鋰正極材料商業化應用的重要因素在于其循環過程中伴隨的容量衰減，以及由此導致的較差的循環壽命。隨著充放電次數的增加，電解液分解以及晶體結構從層狀結構向巖鹽狀結構轉變等副反應的存在，導致電池性能嚴重衰減。在鋰離子不斷脫出嵌入的過程中，一次顆粒遭受連續不斷的各向異性體積變化。這就造成晶界間出現微裂隙，大大降低離子和電子的遷移能力，導致電池容量迅速衰減。此外，二次顆粒形貌的鎳鈷錳酸鋰正極材料在極片輥壓過程中存在壓碎現象，導致電解液對正極材料的腐蝕加劇，從而引起容量衰減。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種鋨摻雜的LiAlSiO₄包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法和應用，所述正極材料為鋨摻雜的LiAlSiO₄包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料，該材料具有體積能量密度大、循環性能好且倍率性能優等特點。所述制備方法步驟簡單、操作易行、成本低廉。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明目的之一在于提供一種鋨摻雜的LiAlSiO₄包覆鎳鈷錳酸鋰正極材料，所述正極材料包括基材和包覆層，所示基材為鋨摻雜的鎳鈷錳酸鋰，通式為LiNi_aCo_bMn_1-a-bOs_xO₂，0.3≤a≤0.8，0.1≤b≤0.2，x≤0.01，包覆層為LiAlSiO₄。

其中，a可以是0.3、0.4、0.5、0.6、0.7或0.8等，b可以是0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2等，x可以是0.001、0.002、0.005、0.008或0.01等，但并不僅限于所列舉的數值，上述各數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

作為本發明優選的技術方案，所述正極材料的中值粒度為3.0～8.0μm，如3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5或8.0等，但并不僅限于所列舉的數值，該數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。

本發明提供的正極材料形貌成小顆粒團聚態，顆粒分布均勻，流動性好，比表面積為0.5±0.3m²/g，壓實密度≥3.2g/cm³，由于其良好的壓實性能，使其充放電過程中比一般鋰離子電池用正極材料的鋰離子脫嵌路徑更短，從而具有更好的倍率性能。

本發明目的之二在于提供一種上述正極材料的制備方法，所述方法包括以下步驟：