[發明專利]高安全雙摻雜的高鎳三元正極材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202010610486.6
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111646523A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 楚志穎;崔軍燕;陳修好;李嘉俊
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

1.一種雙摻雜的高鎳三元正極材料，其特征在于，所述高鎳三元正極材料包括多晶鎳鈷錳酸鋰基體，所述多晶鎳鈷錳酸鋰基體中Ni元素的摩爾含量占Ni、Co和Mn三元素總摩爾量的80％以上，Zr和Sr元素摻雜在多晶鎳鈷錳三元正極基體中。

2.根據權利要求1所述的高鎳三元正極材料，其特征在于，Zr元素在多晶鎳鈷錳酸鋰基體中的質量濃度為2000ppm-3000ppm，Sr元素在多晶鎳鈷錳酸鋰基體中的質量濃度為1000ppm-2000ppm。

3.根據權利要求1或2所述的高鎳三元正極材料，其特征在于，所述多晶鎳鈷錳酸鋰基體的表面包覆有Li-B-O包覆層，所述Li-B-O包覆層部分滲入多晶鎳鈷錳酸鋰基體；

優選地，所述Li-B-O包覆層為Li、B、O元素形成的玻璃態包覆層；

優選地，所述Li-B-O包覆層的厚度為5nm-10nm；

優選地，所述Li-B-O包覆層滲入多晶鎳鈷錳酸鋰基體的深度在2nm-4nm范圍內。

4.如權利要求1-3任一項所述的高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)將鋰源、高鎳三元正極前驅體、鋯源和鍶源混合，得到混合料；

(2)將步驟(1)所得混合料在氧氣含量≥97vol％的含氧氣氛下進行一次燒結，一次燒結溫度為750℃-780℃，得到多晶鎳鈷錳酸鋰；

所述高鎳三元正極前驅體為鎳鈷錳的氫氧化物，且其中Ni元素的摩爾含量占Ni、Co和Mn三元素總摩爾量的80％以上。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述混合步驟中，Li元素的摩爾含量與Ni、Co和Mn三元素總摩爾量之比為1.02-1.05；

優選地，步驟(2)所述一次燒結過程中，升溫速率為2℃/min-5℃/min；

優選地，步驟(2)所述一次燒結的保溫時間為8h-13h。

6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在步驟(2)之后進行破碎和過篩的步驟；

優選地，所述破碎采用對輥破碎或超離心研磨粉碎中的任意一種。

優選地，所述方法還包括在步驟(2)之后進行水洗和干燥的步驟。

7.根據權利要求4-6任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在步驟(2)之后進行如下包覆步驟：

將高鎳三元正極材料和硼酸混合，在氧氣含量≥90vol％的含氧氣氛下，進行二次燒結，二次燒結的溫度為300℃-500℃，在多晶鎳鈷錳酸鋰的表面形成Li-B-O包覆層。

8.根據權利要求4-7任一項所述的方法，其特征在于，所述二次燒結的溫度為350℃-400℃；

優選地，所述硼酸用量相對于包覆后的多晶鎳鈷錳酸鋰的質量濃度為800ppm-1200ppm；

優選地，所述二次燒結的升溫速率為2℃/min-4℃/min；

優選地，所述二次燒結的保溫時間為8h-13h。