[發明專利]鋰離子電池正極材料、制備方法及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201910375283.0
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110120505B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 林建雄;張鵬;蔣義淳
• 申請（專利權）人: 廈門廈鎢新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 陳敬華;饒智彬

本發明提供一種鋰離子電池正極材料、其制備方法及含有正極材料的鋰離子電池，所述鋰離子電池正極材料包括核心層以及形成于所述核心層表面的包覆層。所述核心層包括高鎳鋰正極材料，化學式為Li_aNi_bCo_cMn_dAl_eM_fO₂，其中，0.95≤a≤1.05，0.8≤b≤0.95，0.01≤c≤0.15，0≤d≤0.1，0≤e≤0.05，0≤f≤0.02，0＜b+c+d+e+f≤1，M為W、Mo、Zr、Nb、Y以及Sr中的一種或多種。所述包覆層包括含硼鋰離子導體，化學式為Li_xB_yM’_(1?y)O_z，其中，M’為W、Mo、Se以及P中的一種或多種，0.1≤x≤1.5，0.1≤y1，1.5≤z≤2.5。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池制備領域，特別涉及一種鋰離子電池正極材料、其制備方法及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于具有優良的性能，因此被廣泛應用于便攜式移動設備、新能源交通工具、儲能等領域。提高能量密度和降低材料成本是鋰離子電池發展的主要方向，而正極材料作為鋰離子電池的關鍵材料，決定著鋰離子電池的性能。源于對高能量密度和低成本的追求，對正極材料性能的改善成為了本領域技術人員研究的熱點。

目前，通常在鈷酸鋰正極材料中引入新的金屬原子(如鎳)代替鈷，形成高鎳系材料，從而降低材料成本以及提高能量密度。然而，高鎳系狀材料中高反應活性的鎳離子會促進電解液的分解，造成電解液的缺失并形成較厚的SEI膜。而且，為了制備有序的高鎳系材料，必須引入過量的鋰，而過量的鋰在表面會形成殘余，并容易和空氣中的二氧化碳和水發生反應，形成Li₂CO₃和LiOH。這會導致高鎳系材料的pH值較高，容易在調漿時與NMP反應形成凝膠；LiOH與電解液中的LiPF₆反應產生HF；Li₂CO₃會導致電池在高溫存儲時產生嚴重的氣脹。此外，富鎳系材料表面副反應會加劇循環和高溫存儲時材料的容量衰減，并造成安全性問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠改善富鎳系材料性能衰減和安全性問題的鋰電池正極材料。

另，還有必要提供一種上述鋰離子電池正極材料的制備方法及含有所述鋰離子電池正極材料的鋰離子電池。

為實現上述目的，本發明提供一種鋰離子電池正極材料，包括：

核心層，所述核心層包括高鎳鋰正極材料，化學式為Li_aNi_bCo_cMn_dAl_eM_fO₂，其中，0.95≤a≤1.05，0.8≤b≤0.95，0.01≤c≤0.15，0≤d≤0.1，0≤e≤0.05，0≤f≤0.02，0＜b+c+d+e+f≤1，M為W、Mo、Zr、Nb、Y以及Sr中的一種或多種；

包覆層，所述包覆層形成于所述核心層表面，所述包覆層包括含硼鋰離子導體，化學式為Li_xB_yM’_(1-y)O_z，其中，M’為W、Mo、Se以及P中的一種或多種，0.1≤x≤1.5，0.1≤y1，1.5≤z≤2.5。

本發明還提供一種如前所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其步驟如下：

核心層制備：將鋰源、含鎳鈷的復合氫氧化物、M的氧化物進行配料，并進行攪拌、燒結、分散，從而得到核心層燒結料，其中，M為W、Mo、Zr、Nb、Y以及Sr中的一種或多種；以及