[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)鈷高鎳正極材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110872900.5
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113809290B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭豐;楊紅新;李子郯;喬齊齊;施澤濤;王鵬飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/62
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/62;H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 北京三聚陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 周淑歌

本發(fā)明屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)鈷高鎳正極材料及其制備方法。該方法包括以下步驟：配制包覆層金屬的可溶性鹽溶液，加入絡(luò)合劑，調(diào)節(jié)pH，加入無(wú)鈷高鎳正極材料基體，進(jìn)行化學(xué)鍍反應(yīng)，經(jīng)固液分離，干燥，煅燒，得到所述無(wú)鈷高鎳正極材料。本發(fā)明采用化學(xué)鍍反應(yīng)的方法進(jìn)行包覆，利用一次燒結(jié)后的正極材料，通過(guò)進(jìn)入容器當(dāng)中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)成金屬化合物，從而使表面包覆一層致密的金屬氧化物，相現(xiàn)有技術(shù)中的高溫包覆或沉淀法包覆的效果，化學(xué)鍍反應(yīng)包覆均勻性更強(qiáng)，材料的循環(huán)穩(wěn)定性更好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)鈷高鎳正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，動(dòng)力電池市場(chǎng)的發(fā)展進(jìn)入快車(chē)道，人們迫切需求一種，成本低，高能量密度，高循環(huán)性能和高安全性的正極材料。目前，市面上常用的正極材料LiCoO₂和三元材料(NCM)，均不能夠同時(shí)滿足以上條件，主要原因是鈷元素的價(jià)格持續(xù)走高，同時(shí)鈷也是一種非環(huán)境友好型元素。

值得注意的是，具有相同Ni含量的NM和NCM正極在0.1C時(shí)放電容量相當(dāng)，與此同時(shí)，NM正極相對(duì)于NCM表現(xiàn)出更好的循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。由于正極材料中鈷元素的消除導(dǎo)致無(wú)鈷正極材料比三元正極材料價(jià)格低。盡管，無(wú)鈷高鎳正極材料表現(xiàn)強(qiáng)大的應(yīng)用前景，但是，電化學(xué)活性Ni的含量增加的同時(shí)，會(huì)減少脫Li⁺結(jié)構(gòu)的非活性Mn⁴⁺的含量降低，這會(huì)造成無(wú)鈷高鎳正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性下降，因此，改善無(wú)鈷高鎳正極材料的循環(huán)穩(wěn)定迫在眉睫。

改善無(wú)鈷高鎳材料循環(huán)穩(wěn)定性的方法有很多，其中，包覆金屬氧化物效果突出，目前常用的包覆方法有：高溫包覆納米金屬氧化物以及共沉淀燒結(jié)法包覆金屬氧化物，但是，上述方法包覆均勻性不是太理想，會(huì)導(dǎo)致改善無(wú)鈷高鎳材料的循環(huán)效果并不明顯。因此，需要提供一種能夠在無(wú)鈷高鎳正極材料表面均勻包覆金屬氧化物的方法，從而進(jìn)一步提高無(wú)鈷高鎳正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性能。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)鈷高鎳正極材料包覆氧化物不均勻，循環(huán)穩(wěn)定性能有待進(jìn)一步提高等缺陷，從而提供一種無(wú)鈷高鎳正極材料及其制備方法。

為此，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種無(wú)鈷高鎳正極材料，包括無(wú)鈷高鎳正極材料基體及位于其表面的包覆層，所述包覆層為氧化銅，氧化鋅，氧化鎂，氧化鐵，氧化錳的至少一種。

可選的，所述包覆層的厚度為0.2-2μm。

可選的，所述無(wú)鈷高鎳正極材料基體的組成為L(zhǎng)i_1.1Ni_0.8+xMn_0.2-xO₂，其中0≤X0.2。

本發(fā)明還提供一種上述無(wú)鈷高鎳正極材料的制備方法，包括以下步驟：

配制包覆層中金屬組分對(duì)應(yīng)的可溶性鹽溶液，加入絡(luò)合劑，調(diào)節(jié)pH，加入無(wú)鈷高鎳正極材料基體，進(jìn)行化學(xué)鍍反應(yīng)，經(jīng)固液分離，干燥，煅燒，得到所述無(wú)鈷高鎳正極材料。

可選的，所述化學(xué)鍍反應(yīng)的反應(yīng)溫度為25-60℃，反應(yīng)時(shí)間為2-6h。例如，所述化學(xué)鍍反應(yīng)的溫度可以為30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，55℃；所述反應(yīng)時(shí)間可以為2.5h，3h，3.5h，4h，4.5h，5h，5.5h。

可選的，所述絡(luò)合劑為檸檬酸鈉和硫酸銨的混合物；

可選的，反應(yīng)體系中檸檬酸鈉的濃度為10-30g/L，硫酸銨的濃度為20-30g/L。例如，所述檸檬酸鈉的濃度可以為12g/L，15g/L，18g/L，20g/L，22g/L，25g/L，28g/L；所述硫酸銨的濃度可以為21g/L，23g/L，25g/L，27g/L，29g/L。

可選的，調(diào)節(jié)體系的pH為10-12；