[發明專利]正極材料及其制備方法、電極和電池

有效

• 申請號: 202011530223.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112687855B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 陸玉婷;駱亦琦;張和寶;羅姝;李喆;王岑
• 申請（專利權）人: 安普瑞斯（南京）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525;C01B25/45;C01G51/00;C01G53/00
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 武玉琴;謝清萍

本申請提供一種用于電池的正極材料，由含鋰氧化物顆粒組成，所述含鋰氧化物顆粒包括：基材顆粒，包含鋰元素和過渡金屬元素；固溶體層，部分或全部包覆所述基材顆粒；快離子導體包覆殼層，部分或全部包覆所述固溶體層。該種正極材料近表面層的固溶體層通過與基材顆粒表面的結合，維持脫嵌鋰過程中基材顆粒的結構穩定性。快離子導體包覆殼層，能夠提高鋰離子在充放電過程中的遷移速率，提高材料的倍率性能。

技術領域

本申請涉及電池領域，具體地，涉及正極材料及其制備方法、電極和電池。

背景技術

鋰電池作為新能源的一種主要形式，因其體積比能量和質量比能量的比值均較高，且可充電、污染少，因而受到廣泛的關注與研究。目前，電信、信息市場的發展，特別是手機、筆記本電腦的大量使用，給電池帶來了市場機遇。現如今，電池大量應用于消費電子領域及電動汽車行業，幾乎影響著每一個人的生活。

然而，隨著下游產業技術的進步，人們對鋰離子電池的要求越來越高。對鋰離子電池的能量密度、循環壽命、倍率性能提出了更高的要求。現如今，市場廣泛應用的鋰離子電池能量密度較低，極大的限制了消費類電子產品及電動汽車的續航。

背景技術部分的內容僅僅是公開人所知曉的技術，并不代表本領域的現有技術。

發明內容

本申請提供一種用于電池的正極材料，該種正極材料近表面層的固溶體層通過與基材顆粒表面的結合，維持脫嵌鋰過程中基材顆粒的結構穩定性。

根據本申請的一個方面，所述正極材料由含鋰氧化物顆粒組成，所述含鋰氧化物顆粒包括：基材顆粒，包含鋰元素和過渡金屬元素；固溶體層，部分或全部包覆所述基材顆粒；快離子導體包覆殼層，部分或全部包覆所述固溶體層。

根據本申請一些實施例，所述基材顆粒為一次顆粒，包括：LiCo_1-x-yNi_xMn_yO₂，其中，0≤x+y＜1。

根據本申請一些實施例，所述固溶體層包括：固溶體，由LiAlO₂、Li₂TiO₃、Li₂ZrO₃或Li₂SiO₃中的一種或多種與所述基材顆粒外表面結合構成。

根據本申請一些實施例，所述固溶體層于所述基材顆粒的質量占比為0.01wt％～10wt％，優選為0.1wt％～8wt％，更優選為0.2wt％～5wt％。

根據本申請一些實施例，所述快離子導體包覆殼層所含快離子導體包括Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₃)₄，0≤x＜2。

根據本申請一些實施例，所述快離子導體包覆殼層于所述基材顆粒的質量占比為0.01wt％～10wt％，優選為0.1wt％～8wt％，更優選為0.2wt％～5wt％。

根據本申請一些實施例，所述含鋰氧化物顆粒中值粒徑為1微米～30微米，優選為2微米～25微米，更優選為3微米～20微米。

根據本申請一些實施例，所述含鋰氧化物顆粒的比表面積為0.06m²/g～1.5m²/g，優選為0.08m²/g～1.4m²/g，更優選為0.10m²/g～1.3m²/g。

根據本申請的另一方面，還提供一種電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：形成混合物，將固溶體前驅材料、快離子導體前驅材料與基材顆粒混合；形成固溶體層和快離子導體包覆殼層，將所述混合物在含氧氣氛下煅燒，得到包覆有固溶體層和包覆快離子導體殼層的含鋰氧化物顆粒。