[發明專利]鋰電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010778194.3
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN112038592A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 李勇;李根雨;李水晶
• 申請（專利權）人: 蘇州凌威新能源科技有限公司;湖南新敏雅新能源科技有限公司;四川新敏雅電池科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;C01G49/00;C01G53/00
• 代理公司: 北京市一法律師事務所 11654
• 代理人: 劉榮娟

本申請提供一種鋰電池正極材料及其制備方法，所述鋰電池正極材料，包括內核和包覆層，所述內核為LiNi_xCo_yA_1?x?yO₂，其中0.5≤x≤0.9，0≤y≤0.5，A為Mn或Al；所述包覆層為Li_xBO_y，其中0＜x≤5，0＜y≤5，B選自Al、Ti、Fe和Zr中的一種。所述鋰電池正極材料的包覆層將正極材料和電解液隔開，防止電解液對正極材料的腐蝕，在提高正極材料的循環性能的同時，包覆層還可以補充鋰電池在首次充放電過程中的Li+的損失，提高鋰電池的首次效率。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池技術領域，特別涉及一種鋰電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有高電壓、高能量密度和長循環壽命等優勢，成為應用范圍最廣的二次電池之一。其主要組成部分包括：具有較高電勢的正極材料、提供鋰離子傳輸介質的電解液、隔離正負極的隔膜以及具有較低電勢的負極材料。一般正極材料的成本占鋰離子電池總成本的40％以上，因此高性能的正極材料的研發具有重要意義。

鎳鈷錳(鋁)酸鋰三元正極材料體系具有高可逆容量、高工作電壓及優異的化學穩定性，被認為是下一代高能量密度的鋰離子電池中最有應用前景的正極材料，然而其在市場化推廣等方面仍存在諸多問題亟待解決。如在電池的首次充電過程中，由于負極片表面形成的固體電解質界面膜會消耗部分從正極片遷移過來的Li⁺，由此造成正極材料中Li⁺的損失，造成電池首次效率的降低，從而降低了電池的容量。特別是當負極片中的活性物質為合金材料(如硅合金、錫合金等)時表現的尤為明顯，所以為了提高電池的首次效率，補鋰技術的研究顯得尤為迫切。

發明內容

本申請要解決的技術問題是通過改性鋰離子電池正極材料來提高電池的首次效率。

為解決上述技術問題，本申請公開了一種鋰電池正極材料，包括內核和包覆層，所述包覆層部分或者全部包覆所述內核，所述內核為LiNi_xCo_yA_1-x-yO₂，其中0.5≤x≤0.9，0≤y≤0.5，A為Mn或Al；所述包覆層為Li_xBO_y，其中0＜x≤5，0＜y≤5，B選自Al、Ti、Fe和Zr中的一種。

在本申請的一些實施例中，所述包覆層的重量為所述內核重量的0.1wt％～7wt％。

本申請還提供一種鋰電池正極材料的制備方法，包括：將含B元素的第一包覆劑、含Li元素的第二包覆劑、絡合劑以及內核材料在溶劑中進行反應，在所述內核材料的表面形成包覆層，其中所述內核材料為LiNi_xCo_yA_1-x-yO₂，0.5≤x≤0.9，0≤y≤0.5，A為Mn或Al，所述包覆層的材料為Li_xBO_y，0＜x≤5，0＜y≤5，B選自Al、Ti、Fe和Zr中的一種；去除所述溶劑并進行燒結，形成包括內核和包覆層的鋰電池正極材料，所述包覆層部分或者全部包覆所述內核，所述內核包括所述內核材料。

在本申請的一些實施例中，所述第一包覆劑包括硝酸鐵、硫酸亞鐵、硝酸鋁、氯化鈦、硝酸鋯和氯化鐵中的至少一種。

在本申請的一些實施例中，所述絡合劑包括聚丙烯酸和/或檸檬酸。

在本申請的一些實施例中，所述溶劑包括乙醇、甲醇、乙二醇和水中的至少一種。

在本申請的一些實施例中，所述第二包覆劑包括氫氧化鋰、碳酸鋰和醋酸鋰中的至少一種。

在本申請的一些實施例中，所述第二包覆劑中的Li元素與所述第一包覆劑中的B元素的摩爾比為(3～8)∶1。