[發明專利]高鎳鋰離子電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210195342.8
• 申請日: 2022-03-02
• 公開（公告）號: CN114551866B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 張寶;程磊;周亞楠;鄧鵬;林可博;鄧夢軒
• 申請（專利權）人: 浙江帕瓦新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳

1.一種高鎳正極材料，其特征在于，所述正極材料包括內核層、中間層、外層三層結構；所述內核層摻雜硼且化學分子式為LiNi_x1Mn_1-x1-y1B_y1O₂，其中，0.7≤x1＜1，0≤y1＜0.01；所述中間層的化學分子式為LiNi_x2Mn_1-x2-y2Me_y2O₂，其中，0.7≤x2＜1，0≤y2＜0.3，Me為Al、W、Zr、Mo、Nb中的一種或兩種以上；所述外層為快離子導體構筑的巖鹽相結構層。

2.如權利要求1所述的高鎳正極材料，其特征在于，所述快離子導體為Li₂WO₄、LiAlO₂、Li₂ZrO₃、Li₂MoO₄、Li₃NbO₄、LiCoO₂中的一種或兩種以上。

3.如權利要求1或2所述的高鎳正極材料，其特征在于，所述鹽巖相結構層的厚度為50~900nm。

4.一種高鎳正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）采用共沉淀法，在第一反應釜中制備Ni_x1Mn_1-x1-y1B_y1(OH)₂漿料X，其中，0.7≤x1＜1，0＜y1＜0.01；

（2）在第二反應釜中，以制備得到的漿料X為晶種，通過共沉淀法制備內核層為Ni_x1Mn_1-x1-y1B_y1(OH)₂、中間層為Ni_x2Mn_1-x2-y2Me_y2(OH)₂的漿料Y，其中0.7≤x2＜1，0≤y2＜0.3，Me為Al、W、Zr、Mo、Nb一種或兩種以上；

（3）在第三反應釜中加入漿料Y，并構筑外層的鹽巖相結構前體，得到正極材料的前驅體漿料；

（4）過濾前驅體漿料，前驅體經洗滌、烘干、過篩、除鐵后，與鋰源均勻混合后燒結，得到正極材料。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟（1）之前，首先配制溶液：

配制絡合劑溶液A；

配制NaOH溶液B；

配制NaOH和LiOH的混合溶液C；

根據設計的高鎳正極材料的內核層中各元素的摩爾比配制混合鹽溶液D；

根據設計的高鎳正極材料的中間層中鎳、錳的摩爾比配制混合鹽溶液E；

根據設計的高鎳正極材料的中間層中摻雜金屬Me的摩爾量配制混合鹽溶液F；

根據設計的高鎳正極材料的外層結構配制鹽巖相的金屬鹽溶液G，鹽巖相的金屬鹽選自Al、W、Zr、Mo、Nb、Co的鹽中的一種或兩種以上。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，絡合劑溶液A的濃度為4～11mol/L，絡合劑選自氨水、碳酸氫銨、乙二胺、乙二胺四乙酸中的至少一種；NaOH溶液B的濃度為1～11mol/L；溶液C中，NaOH的濃度為1～11 mol/L，LiOH的濃度為0.01～5.0 mol/L；溶液D中，鎳、錳金屬離子的總濃度為0.8～10.0 mol/L，硼的濃度為0.01-2.0mol/L；溶液E中，鎳、錳金屬離子的總濃度為0.8～10.0 mol/L；溶液F中，摻雜金屬Me的總濃度為0.1~5.0 mol/L；溶液G中鹽巖相的金屬鹽的總濃度為0.01～3.0 mol/L。