[發(fā)明專利]復合正極材料及其制備方法、鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210142540.8
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114614006A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設計）人: 黃友元;楊順毅;張弘旭;宋雄;嚴武渭;羅亮;野村峻;守田昂輝;四宮拓也
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞納米科技有限公司;三洋電機株式會社
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/0525
• 代理公司: 北京匯思誠業(yè)知識產權代理有限公司 11444
• 代理人: 錢嫻靜

本申請涉及正極材料領域，提供一種復合正極材料及其制備方法、鋰離子電池，其中，復合正極材料包括活性材料，所述活性材料的化學通式為Li_a(Ni_xCo_yR_z)_1?bM_bO₂，其中，0.9≤a≤1.10，x+y+z＝1，0.8≤x≤0.99，0≤y≤0.15，0≤z≤0.1，0≤b≤0.1；R包括Al和/或Mn，M包括金屬元素；及分布于所述活性材料表面的包覆層，所述包覆層包括磷酸化合物；所述復合正極材料的顆粒硬度Cs≥50Mpa，且滿足以下關系：Cs₁₀/Cs₅₀≥0.7；其中，Cs₁₀為粒徑為D10的顆粒的硬度，Cs₅₀為粒徑為D50的顆粒的硬度。本申請?zhí)岢隽藦秃险龢O材料及其制備方法、鋰離子電池，可以提高包覆均勻性，精準控制包覆量，提高鋰電池的倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性，降低生產成本。

技術領域

本申請涉及正極材料技術領域，具體地講，涉及復合正極材料及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于具備能量密度大、輸出功率高、循環(huán)壽命長和環(huán)境污染小等優(yōu)點而被廣泛應用于電動汽車以及消費類電子產品中。如何提高鋰電池的倍率性能、熱穩(wěn)定性及循環(huán)穩(wěn)定性一直是研發(fā)人員的探索方向。現(xiàn)有的高鎳正極材料在經(jīng)過長循環(huán)后，顆粒裂化使得內部結構容易直接暴露，影響正極材料的長循環(huán)穩(wěn)定性，影響鋰電池的倍率性能。

并且，現(xiàn)有的正極材料的制備方法例如可以采用液相混合包覆材料，但是液相法容易破壞正極材料表面結構，材料的Li/Ni混排較多，結構穩(wěn)定性較差，且包覆材料容易隨溶液流失，不易控制包覆量。還可以采用固相包覆，但是固相包覆得到的正極材料殘余鋰偏高，影響正極材料的加工性能，包覆也不均勻。

基于此，亟需開發(fā)一種復合正極材料及其制備方法，以提高包覆均勻性，進而提高鋰電池的倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性，降低生產成本。

發(fā)明內容

鑒于此，本申請?zhí)岢隽藦秃险龢O材料及其制備方法、鋰離子電池，可以提高包覆均勻性，精準控制包覆量，提高鋰電池的倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性，降低生產成本。

第一方面，本申請實施例提供一種復合正極材料，所述復合正極材料包括：

活性材料，所述活性材料的化學通式Li_a(Ni_xCo_yR_z)_1-bM_bO₂，其中，0.9≤a≤1.10，x+y+z＝1，0.8≤x≤0.99，0≤y≤0.15，0≤z≤0.1，0≤b≤0.1；R包括Al和/或Mn，M包括金屬元素；

及分布于所述活性材料表面的包覆層，所述包覆層包括磷酸化合物；

所述復合正極材料的顆粒硬度Cs≥50Mpa，且滿足以下關系：

Cs₁₀/Cs₅₀≥0.7；其中，Cs₁₀為粒徑為D10的顆粒的硬度，Cs₅₀為粒徑為D50的顆粒的硬度。

在上述方案中，在活性材料表面分布有包覆層，包覆層含有磷酸化合物，使得正極材料具有低阻抗、高倍率、熱穩(wěn)定性好以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。同時，經(jīng)包覆修飾后，小顆粒的表面缺陷被修復，Li/Ni混排降低，顆粒硬度大幅提升。

結合第一方面，在一種可行的實施方式中，所述復合正極材料滿足以下條件a～c的至少一者：