[發明專利]一種改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料及其制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202210555961.3
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114784265A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 邢婷;趙雪敏;張小慧;楊鵬;李彬;馮鑫;譚欣欣
• 申請（專利權）人: 巴斯夫杉杉電池材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

1.一種改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料，其特征在于，包括基材以及包裹于基材表面的含鋰包覆層，所述基材的化學式為Li_nNi_xCo_yMn_1-x-yM_zO₂，其中0.95≤n≤1.1，0.8≤x≤1，0.05≤y≤0.1，0.002≤z≤0.3，M為Ti、Mg、Al或Zr元素中的一種或多種；

所述含鋰包覆層包括Li₃NbO₄、LiNbO₃、Li₂ZrO₃或LiAlO₂中的一種或多種；

所述含鋰包覆層與基材的質量比為0.2％～1.0％；

所述改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料在XRD衍射圖譜中104峰的半峰寬值為0.07～0.08，晶胞體積值為350～425，經過XRD精修后得到的鋰鎳混排值為1.7％～3.0％。

2.根據權利要求1所述的改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的比表面積為0.5m²/g～0.8m²/g。

3.根據權利要求1或2所述的改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料，其特征在于，所述改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料在0.1C倍率、45℃的高溫dQ/dV放電曲線中，于3.5V至3.6V處有凸起的小還原峰。

4.一種如權利要求1-3任一項所述的改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1將鎳鈷錳氫氧化物前驅體、鋰源與含M化合物混合燒結，得到缺鋰態的基材；所述鋰源中的鋰元素與鎳鈷錳氫氧化物前驅體的摩爾比為0.8～0.85：1；

S2將所述缺鋰態基材與鋰源、包覆劑混合，燒結，所述包覆劑包括Li₃NbO₄、LiNbO₃、Li₂ZrO₃或LiAlO₂中的一種或多種，所述鋰源中的鋰元素與鎳鈷錳氫氧化物前驅體的摩爾比為0.18～0.21：1。

5.根據權利要求4所述的改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1和S2中，所述鋰源選自碳酸鋰、硝酸鋰、氫氧化鋰或醋酸鋰中的一種或多種。

6.根據權利要求4所述的改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述含M化合物選自含M的碳酸鹽、含M的氫氧化物、含M的硝酸鹽、含M的氯化鹽、含M的硫酸鹽或含M的氧化物中的一種或多種。

7.根據權利要求4所述的改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S1中，燒結的溫度為720℃～1000℃，燒結的時間為8h～20h。

8.根據權利要求4所述的改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述添加劑選自Zr、Nb或Al元素中的一種或多種，燒結的溫度為600℃～800℃，燒結的時間為4h～12h。

9.一種鋰離子電池，包括正極集流體及涂覆在正極集流體上含有正極材料的正極膜片、負極集流體及涂覆在負極集流體上的含有負極材料的負極膜片、間隔于正極片和負極片之間的隔膜，以及電解液，其特征在于：所述正極材料為權利要求1-8任一項所述的改性高鎳類單晶鎳鈷錳酸鋰正極材料。