[發明專利]一種無鈷正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111636234.1
• 申請日: 2021-12-30
• 公開（公告）號: CN114005978B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 喬齊齊;王鵬飛;施澤濤;郭豐;李子郯;楊紅新
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0525;C01G53/00
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 牛海燕

本發明提供了一種無鈷正極材料及其制備方法和應用。所述無鈷正極材料由無鈷氫氧化物前驅體與鋰源混合后燒結得到；所述無鈷氫氧化物前驅體中，經過XRD測試后，001特征衍射峰的半峰寬為a，101特征衍射峰的半峰寬為b；所述無鈷正極材料中，經過XRD測試后，003特征衍射峰的半峰寬為c，104特征衍射峰的半峰寬為d；同時滿足：2≤a/d≤7，6≤b/c≤10。本發明通過調控無鈷正極材料與無鈷氫氧化物前驅體的特征衍射峰的半峰寬的關系，改善了無鈷正極材料的性能，尤其提升了無鈷正極材料的首效、倍率、容量和循環。

技術領域

本發明屬于無鈷材料技術領域，涉及一種無鈷正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著新能源汽車的逐漸發展普及，人們對鋰離子電池的相關資源也更加關注。而不含鈷的正極材料是全球最為關注的。其中，鎳錳層狀材料因具有能量密度高、成本較低、循環壽命較長等優勢，已經成為近年來的研究熱點。

在鋰離子電池的四大主材中，正極活性材料發揮著至關重要的作用。在相關技術的正極活性材料中，三元正極活性材料因具有較高的容量、電壓、循環穩定性而得到廣泛應用。然而，三元正極活性材料中因含有一定量的鈷元素而導致其價格較高。因此，只有降低三元正極活性材料中的鈷含量才能夠較好地降低正極活性材料的成本，其中，當該正極活性材料中完全不含有鈷元素時，其成本達到最低，即為無鈷層狀正極材料。遺憾的是，相關技術中的無鈷層狀正極材料中由于不含有鈷元素，其導電性差，鋰離子在該無鈷層狀正極材料中的擴散速度也慢。

CN108199027A公開了一種鈮摻雜無鈷鎳基正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池技術領域，所述正極材料的分子式為Li[Ni_xMn_1-x]_1-yNb_yO₂，其中0.5≤x≤0.9，0＜y＜0.1；所述制備方法為：先分別制得鎳、錳鹽的混合溶液和堿與氨水的混合溶液，再制備前驅體Ni_xMn_1-x(OH)₂，然后將前驅體與鋰的化合物、鈮的化合物混合均勻，在高溫下進行燒結，得到摻鈮鎳基正極材料。其雖然能夠提升了正極材料的循環穩定性及倍率性能，但倍率性能提升不明顯。

CN106257718A公開了一種BN包覆無鈷Ni-Mn固溶鎳基正極材料，其雖然能夠達到穩定材料結構，提高材料循環性能的作用，但該文獻中的包覆未對材料倍率性能進行改進。

CN103943844A公開了一種無鈷富鋰錳基正極材料及其制備方法和應用，所述正極材料化學式為Li_1+xNi_yMn_0.8-yO₂(0x1/3，0y0.8)。正極材料的制備過程：采用溶膠-凝膠法在乙醇或去離子水溶劑中制備前驅體，經低溫預燒、球磨后，再經高溫固相燒結得到所制備的正極材料。但是，所述方法得到的正極材料的鋰離子導電性較差。

因此，如何提升無鈷正極材料的導電性，提升其電化學性能，是亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無鈷正極材料及其制備方法和應用。本發明通過調控無鈷正極材料與無鈷氫氧化物前驅體的特征衍射峰的半峰寬的關系，改善了無鈷正極材料的性能，尤其提升了無鈷正極材料的首效、倍率和容量。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種無鈷正極材料，所述無鈷正極材料由無鈷氫氧化物前驅體與鋰源混合后燒結得到；

所述無鈷氫氧化物前驅體中，經過XRD測試后，001特征衍射峰的半峰寬為a，101特征衍射峰的半峰寬為b；

所述無鈷正極材料中，經過XRD測試后，003特征衍射峰的半峰寬為c，104特征衍射峰的半峰寬為d；