[發明專利]高鎳復合正極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010673140.0
• 申請日: 2020-07-14
• 公開（公告）號: CN112018345A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 陳敏;唐澤勛;商士波
• 申請（專利權）人: 桑頓新能源科技（長沙）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/052;C01G51/00
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

本發明涉及一種高鎳復合正極材料及其制備方法和應用，所述高鎳復合正極材料包括：鋰鎳基過渡金屬氧化物；以及式Ⅰ表示的復合氧化物，包覆在所述鋰鎳基過渡金屬氧化物表面上：A_1?xB_xCO_3?z(Ⅰ)；其中，式Ⅰ中的A選自稀土元素，B選自堿土金屬元素，C選自一種過渡金屬元素或多種過渡金屬元素的組合，且0.05＜x≤0.4，0.02＜z＜0.2。本發明提供的高鎳復合正極材料，通過在鋰鎳基過渡金屬氧化物的表面上包覆復合氧化物，使其具有良好的電子和二次傳輸能力；而且在用于鋰二次電池中，可以提高鋰二次電池的循環性能和倍率性能。

技術領域

本發明涉及鋰二次電池技術領域，尤其涉及一種高鎳復合正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

鋰二次電池由于具有高電壓、高比能量、循環性能好等優點，在電子產品、醫療產品及可穿戴產品等領域得到廣泛的應用。隨著上述產品與人們的社會生活關系變得更加緊密，對鋰二次電池的電化學性能要求也越來越高。而正極活性材料作為鋰二次電池的重要組成部分，能夠在電池充放電過程中提供向正負極往復移動的鋰二次，因此，正極活性材料對改善鋰二次電池電化學性能至關重要。

鎳鈷錳(NCM)三元正極活性材料由于具有高比容量、長循環壽命、低毒和廉價等特點，使其成為鋰二次電池中應用最為廣泛的正極活性材料。中國專利申請號為CN201911251189.0、發明名稱為一種具有復合包覆層的高鎳正極材料及其制備方法中記載，將納米材料包覆的高鎳正極材料與溶有可溶性鋰化合物的去二次水及可溶性磷酸鹽混合，攪拌均勻，真空抽濾，再經窯爐烘干返燒，冷卻，破碎，過篩后得具有復合包覆層的高鎳正極材料，該正極材料具有循環性能好及熱穩定性好等優點。

然而，上述高鎳正極材料在充放電過程中，尤其在高溫下，容易產生氧氣，進而使材料的結構發生改變，影響其循環性能和倍率性能，并進一步限制其應用。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供了一種高鎳復合正極材料及其制備方法和應用，將鋰鎳基過渡金屬氧化物與包覆在鋰鎳基過渡金屬氧化物表面上的復合氧化物作為正極活性材料，在應用于鋰二次電池充放電過程中時，可以抑制氧氣的產生，避免材料發生相變，進而提高其循環性能和倍率性能。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面提供了一種高鎳復合正極材料，包括：

鋰鎳基過渡金屬氧化物；以及

式Ⅰ表示的復合氧化物，包覆在所述鋰鎳基過渡金屬氧化物表面上：

A_1-xB_xCO_3-z (Ⅰ)；

其中，式Ⅰ中的A選自稀土元素，B選自堿土金屬元素，C選自一種過渡金屬元素或多種過渡金屬元素的組合，且0.05＜x≤0.4，0.02＜z＜0.2。

在一些可選的實施方案中，所述式Ⅰ中的A選自La，B選自Sr，C選自Co和Fe的組合。

在一些可選的實施方案中，所述式Ⅰ為：

La_1-xSr_xCo_1-yFe_yO_3-z；

其中，0.05＜x≤0.4，0＜y≤0.9，0.02＜z＜0.2。

在一些可選的實施方案中，所述復合氧化物的粒徑為20-200nm。

在一些可選的實施方案中，所述復合氧化物的包覆量為0.1-2％。

在一些可選的實施方案中，所述鋰鎳基過渡金屬氧化物如式Ⅱ所示：