[發(fā)明專利]無鈷正極材料及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114068937B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 胡鵬飛;鄭軍華;林逢建
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發(fā)明公開了一種無鈷正極材料及其制備方法，無鈷正極材料包括：無鈷前驅體、第一包覆層、第二包覆層和第三包覆層，第一包覆層形成在無鈷前驅體表面上，第一包覆層包括鋰鹽化合物；第二包覆層形成在第一包覆層表面上，第二包覆層包括金屬氧化物；第三包覆層形成在第二包覆層表面上，第三包覆層包括碳材料。該無鈷正極材料兼顧了無鈷材料的穩(wěn)定性、安全性和倍率性能，從而可以在降低成本的同時提高正極的電化學性能。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰電池領域，具體涉及一種無鈷正極材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著傳統(tǒng)化石燃料的逐漸匱乏以及對能源需求的日益增長，人們逐漸將視線轉移至清潔可持續(xù)能源的開發(fā)利用。鋰離子電池作為清潔能源領域的重要一環(huán)，對于推動能源變革起著舉足輕重的作用。正極材料作為可脫嵌鋰離子的主要來源，對電池的性能和成本有著很大影響。目前市場上成熟應用的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰及三元材料。但現(xiàn)有三元體系的鋰離子動力電池中，正極材料的成本大部分來源于鈷。由于鈷資源的稀缺性，導致鈷價貴且鈷元素并不參與電化學反應，所以在高鎳的同時，降低鈷含量，是提升電池能量密度和降低成本的好方法。提高鎳的相對含量可以使放電容量增加，但同時會帶來陽離子混排和材料結構不穩(wěn)定的問題。

因此，現(xiàn)有的正極材料有待改進。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種無鈷正極材料及其制備方法和應用，該無鈷正極材料兼顧了無鈷材料的穩(wěn)定性、安全性和倍率性能，從而可以在降低成本的同時提高正極的電化學性能。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種無鈷正極材料。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述的無鈷正極材料包括：

無鈷前驅體；

第一包覆層，所述第一包覆層形成在所述無鈷前驅體表面上，并且所述第一包覆層包括鋰鹽化合物；

第二包覆層，所述第二包覆層形成在所述第一包覆層表面上，并且所述第二包覆層包括金屬氧化物；

第三包覆層，所述第三包覆層形成在所述第二包覆層表面上，并且所述第三包覆層包括碳材料。

根據(jù)本發(fā)明實施例的無鈷正極材料，通過在無鈷前驅體材料表面形成包括鋰鹽化合物的第一包覆層，可以抑制正極材料表面副反應的發(fā)生，有利于提升材料的穩(wěn)定性，并且形成的包括鋰鹽化合物的第一包覆層具有較高的離子電導率，有利于Li⁺擴散，在第一包覆層表面上形成包括金屬氧化物的第二包覆層，可以提高無鈷正極材料的穩(wěn)定性能，在第二包覆層表面形成包括碳材料的第三包覆層，可以提高正極材料的電子傳導性能，從而使得本申請的無鈷正極材料兼顧了無鈷材料的穩(wěn)定性、安全性和倍率性能，進而在降低成本的同時提高正極的電化學性能。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的無鈷正極材料還可以具有如下附加的技術特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述無鈷前驅體的化學式為Ni_xMn_y(OH)₂，0.4≤x≤0.75，0.25≤y≤0.6，x+y=1。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述第一包覆層、所述第二包覆層和所述第三包覆層的厚度比為(1~5)：(3~10)：(5~10)。由此，可以提高正極的電化學性能。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述鋰鹽化合物化學式為Li_aMO_b，其中M為所述金屬氧化物中的金屬元素，a取值為1~2，b取值為2~4。由此，使得該無鈷正極材料具有優(yōu)異的離子傳導性能。