[發(fā)明專利]鋰離子電池用正極材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011543438.6
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN114665085A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯雪原;王競鵬;張學(xué)全;劉亞飛;陳彥彬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京當(dāng)升材料科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525;C01G53/00
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 劉依云;劉亭亭

1.一種鋰離子電池用正極材料，其特征在于，所述正極材料包括高鎳多元正極材料，所述高鎳多元正極材料由多個(gè)一次晶粒團(tuán)聚形成，且所述一次晶粒沿所述高鎳多元正極材料的直徑方向呈發(fā)散狀分布；

其中，所述正極材料內(nèi)部的一次晶粒的長徑比L/R≥3，且所述正極材料內(nèi)部的一次晶粒的徑向分布比例≥60％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其中，所述正極材料內(nèi)部的一次晶粒的長徑比為3-5，所述正極材料內(nèi)部的一次晶粒的徑向分布比例為60-85％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極材料，其中，所述高鎳多元正極材料的組成由通式Li_1+a(Ni_1-x-yCo_xA_y)O₂表示；

其中，-0.5≤a≤0.5，0x≤0.2，0y≤0.2；A為Al和/或Mn，優(yōu)選為Mn。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的正極材料，其中，所述正極材料還包括：

均勻分布于所述高鎳多元正極材料的內(nèi)部以及表層的M的氧化物；其中，所述M選自B，Al，W，Nb，Ce和Sr中的一種或多種；

優(yōu)選地，所述M的氧化物的粒度為30nm-2μm；

優(yōu)選地，以所述正極材料的總摩爾數(shù)為基準(zhǔn)，所述M的氧化物的含量為0.1-0.8mol％。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的正極材料，其中，所述正極材料還包括：

包覆在所述高鎳多元正極材料的外表面的包覆層；

其中，所述包覆層含有N的氧化物，所述N選自Ni、Co、Mn、Ti、V、Nb、Mo、Ce、Al、Ba、Y和Zr中的一種或多種；

優(yōu)選地，所述N的氧化物的粒度為30nm-2μm；

優(yōu)選地，所述包覆層的厚度為0.01-0.1μm；

優(yōu)選地，以所述正極材料的總摩爾數(shù)為基準(zhǔn)，所述N的氧化物的含量為0.1-2.5mol％。

6.一種權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

(1)將Ni鹽、A鹽、Co鹽與水接觸得到混合鹽溶液；

(2)將所述混合鹽溶液與含有水、絡(luò)合劑和沉淀劑的第一混合溶液在反應(yīng)釜中接觸進(jìn)行第一反應(yīng)得到第一混合漿料，將所述第一混合漿料進(jìn)行過濾得到前驅(qū)體晶核；

(3)將所述前驅(qū)體晶核和所述混合鹽溶液與含有水、絡(luò)合劑和沉淀劑的第二混合溶液在反應(yīng)釜中接觸進(jìn)行第二反應(yīng)得到第二混合漿料，將所述第二混合漿料進(jìn)行過濾洗滌以及熱處理得到前驅(qū)體；

(4)將所述前驅(qū)體、鋰源和添加劑M混合后進(jìn)行第一焙燒處理得到一次燒結(jié)料；

(5)將所述一次燒結(jié)料與添加劑N混合后進(jìn)行第二焙燒處理得到正極材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，在步驟(1)中，以金屬計(jì)，所述Ni鹽、所述Co鹽和所述A鹽的用量的摩爾比為(60-95)：(3-20)：(1-20)；

所述混合鹽溶液的摩爾濃度為0.5-2mol/L。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其中，在步驟(2)中，所述第一混合溶液的pH值為11.5-13；

優(yōu)選地，所述第一反應(yīng)的條件包括：所述混合鹽溶液的流速為1-5L/h，攪拌速率為500-600r/min，溫度為40-80℃，時(shí)間為2-10h，pH值為11.5-13；

優(yōu)選地，所述前驅(qū)體晶核的粒度D₅₀為1-3μm。