[發(fā)明專利]無鈷層狀正極材料及其制備方法、正極片和鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010054701.9
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111435744B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬齊齊;江衛(wèi)軍;許鑫培;施澤濤;馬加力
• 申請（專利權(quán)）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M10/0525;H01M10/058;C01G53/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 肖陽

本發(fā)明提供了無鈷層狀正極材料及其制備方法、正極片和鋰離子電池。該無鈷層狀正極材料包括：LiNi_xMn_yO₂晶體，其中，x+y＝1，0.55≤x≤0.95，0.05≤y≤0.45；和鋰離子導(dǎo)體，所述鋰離子導(dǎo)體附著在所述LiNi_xMn_yO₂晶體的至少部分表面上。該無鈷層狀正極材料成本低、表面阻抗低、導(dǎo)電性好，鋰離子在該無鈷層狀正極材料中的擴(kuò)散速度快，電化學(xué)活性高，由其制作得到的鋰離子電池的充電比容量高、放電比容量高、首效高、循環(huán)性能好、倍率性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及無鈷層狀正極材料及其制備方法、正極片和鋰離子電池。

背景技術(shù)

目前，隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，人類對鋰離子電池的要求越來越高。在鋰離子電池的四大主材中，正極活性材料發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在相關(guān)技術(shù)的正極活性材料中，三元正極活性材料因具有較高的容量、電壓、循環(huán)穩(wěn)定性而得到廣泛應(yīng)用。然而，三元正極活性材料中因含有一定量的鈷元素而導(dǎo)致其價(jià)格較高。因此，只有降低三元正極活性材料中的鈷含量才能夠較好地降低正極活性材料的成本，其中，當(dāng)該正極活性材料中完全不含有鈷元素時(shí)，其成本達(dá)到最低，即為無鈷層狀正極材料。遺憾的是，相關(guān)技術(shù)中的無鈷層狀正極材料中由于不含有鈷元素，其導(dǎo)電性差，鋰離子在該無鈷層狀正極材料中的擴(kuò)散速度也慢。

因而，現(xiàn)有的無鈷層狀正極材料的相關(guān)技術(shù)仍有待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種成本低、表面阻抗低、導(dǎo)電性好、鋰離子在其中的擴(kuò)散速度快、電化學(xué)活性高、由其制作得到的鋰離子電池的充電比容量高、放電比容量高、首效高、循環(huán)性能好或者倍率性能好的無鈷層狀正極材料。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于鋰離子電池的無鈷層狀正極材料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該無鈷層狀正極材料包括：LiNi_0.75Mn_0.25O₂晶體；和鋰離子導(dǎo)體，所述鋰離子導(dǎo)體附著在所述LiNi_0.75Mn_0.25O₂晶體的至少部分表面上，所述鋰離子導(dǎo)體包括鈦酸鋰或者錳酸鋰中的至少一種，基于所述無鈷層狀正極材料的總質(zhì)量，所述鋰離子導(dǎo)體的質(zhì)量百分含量為0.1％～2％，其中，所述無鈷層狀正極材料的比表面積為0.1m²/g～0.8m²/g，所述無鈷層狀正極材料的D₅₀粒徑為1μm～10μm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該無鈷層狀正極材料成本低、表面阻抗低、導(dǎo)電性好，鋰離子在該無鈷層狀正極材料中的擴(kuò)散速度快，電化學(xué)活性高，由其制作得到的鋰離子電池的充電比容量高、放電比容量高、首效高、循環(huán)性能好、倍率性能好。

在本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于鋰離子電池的無鈷層狀正極材料。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該無鈷層狀正極材料包括：LiNi_xMn_yO₂晶體，其中，x+y＝1，0.55≤x≤0.95，0.05≤y≤0.45；和鋰離子導(dǎo)體，所述鋰離子導(dǎo)體附著在所述LiNi_xMn_yO₂晶體的至少部分表面上。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該無鈷層狀正極材料成本低、表面阻抗低、導(dǎo)電性好，鋰離子在該無鈷層狀正極材料中的擴(kuò)散速度快，電化學(xué)活性高，由其制作得到的鋰離子電池的充電比容量高、放電比容量高、首效高、循環(huán)性能好、倍率性能好。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述鋰離子導(dǎo)體包括鈦酸鋰或者錳酸鋰中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述鋰離子導(dǎo)體為鈦酸鋰，基于所述無鈷層狀正極材料的總質(zhì)量，所述鈦酸鋰的質(zhì)量百分含量為0.1％～1％。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述鋰離子導(dǎo)體為錳酸鋰，基于所述無鈷層狀正極材料的總質(zhì)量，所述錳酸鋰的質(zhì)量百分含量為0.1％～2％。