[發(fā)明專利]一種無鈷富鋰材料、其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210345112.5
• 申請(qǐng)日: 2022-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN114883539A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鵬飛;喬齊齊;施澤濤;郭豐;李子郯;楊紅新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蜂巢能源科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/131;H01M10/0525;C01G53/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)智匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11659
• 代理人: 韓承志

本發(fā)明公開了一種無鈷富鋰材料、其制備方法和應(yīng)用。所述無鈷富鋰材料的體相摻雜有W元素和/或Zr元素，所述無鈷富鋰材料的表面包覆有包覆層，所述包覆層包括硅氧化物和/或鎢氧化物；所述無鈷富鋰材料的晶體結(jié)構(gòu)是六方晶系，所述六方晶系的晶胞中，c為14.10?14.30，c/a為4.96?4.99，所述無鈷富鋰材料的XRD衍射圖譜中，不同晶面的峰強(qiáng)比值I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎為1.24?1.35。本發(fā)明的無鈷富鋰材料具有合適的過渡金屬離子層間距、混排低，表現(xiàn)出優(yōu)異的鋰離子擴(kuò)散性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠提高采用其作為正極材料制成的電池的容量，降低電壓降。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無鈷富鋰材料、其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著科技動(dòng)力電池市場(chǎng)的發(fā)展，發(fā)展高能量密度和高功率密度化學(xué)電源體系的任務(wù)迫在眉睫。為了滿足動(dòng)力電池領(lǐng)域和新能源儲(chǔ)能電池領(lǐng)域的發(fā)展需求，研發(fā)出新的具有更高電性能的電池就顯得比較重要。由于電池的電性能在很大程度上是由正極決定的，所以鋰離子電池性能的發(fā)展離不開研發(fā)具有放電容量大，工作電壓平臺(tái)高以及安全性能好的正極材料。

目前商品化正極材料的放電容量大多不超過200mAh/g，工作電壓一般不超過4.3V。這些目前都不能滿足未來鋰電池發(fā)展所要達(dá)到的能量密度要求。具有高電壓和高容量的富鋰正極材料Li₂MnO₃-LiMO₂(M＝Mn，Co，Ni)，其是一種工作電壓范圍為2.0-4.8V，放電比容量超過250mAh/g的正極材料，已成為正極材料研究的熱點(diǎn)之一。但是，其首次庫倫效率低、電壓衰減嚴(yán)重、循環(huán)性能差、倍率性能差和壓實(shí)密度低，而且，由于其工作電壓在2-4.8V，高壓電解液的開發(fā)制約了材料的應(yīng)用，上述因素制約了富鋰材料的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種無鈷富鋰材料、其制備方法和應(yīng)用。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種無鈷富鋰材料，所述無鈷富鋰材料的體相摻雜有W元素和/或Zr元素，所述無鈷富鋰材料的表面包覆有包覆層，所述包覆層包括硅氧化物和/或鎢氧化物；

所述無鈷富鋰材料的晶體結(jié)構(gòu)是六方晶系，所述六方晶系的晶胞中，c為14.10-14.30，c/a為4.96-4.99，所述無鈷富鋰材料的XRD衍射圖譜中，不同晶面的峰強(qiáng)比值I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎為1.24-1.35。

本發(fā)明中，c的取值例如可以是14.10、14.12、14.15、14.17、14.18、14.20、14.23、14.25、14.28或14.30等；c/a的取值例如可以是4.96、4.97、4.98或4.99等；I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎的取值例如可以是1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.30、1.31、1.32、1.33、1.34或1.35等。

本發(fā)明中，I₍₀₀₃₎指的是(003)晶面的峰強(qiáng)，I₍₁₀₄₎指的是(104)晶面的峰強(qiáng)。

本發(fā)明的無鈷富鋰材料經(jīng)過W元素和/或Zr元素的摻雜，以及硅氧化物和/或鎢氧化物包覆，其晶體結(jié)構(gòu)是六方晶系，具有層狀氧化物結(jié)構(gòu)，c通常用來表征層狀氧化物中過渡金屬離子層間距，c/a影響著鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)中的擴(kuò)散，I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎揭示了材料中陽離子的有序排列程度。本發(fā)明的無鈷富鋰材料具有合適的過渡金屬離子層間距、混排低，表現(xiàn)出優(yōu)異的鋰離子擴(kuò)散性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠提高采用其作為正極材料制成的電池的容量，降低電壓降(可用循環(huán)后的電壓衰減率表示)。