[發明專利]一種鋰復合金屬化合物、高鎳三元正極材料及制備方法

在審

• 申請號: 202211242213.6
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115403078A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 郭小花;黃曉笑;于建;孫輝;劉相烈
• 申請（專利權）人: 寧波容百新能源科技股份有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/04;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 張玉巾

本發明提供一種鋰復合金屬化合物、高鎳三元正極材料及其制備方法；鋰復合金屬化合物具有通式：Li[Li_x(Ni_aCo_bR_cM_d)_1?x]O₂；?0.1≤x≤0.2，0.7≤a1，0b≤0.3，0≤c≤0.2，0≤d≤0.1和a+b+c+d＝1；R選自Mn或Al；所述M選自Zr、Sr、W、Mo、Ta、Co、Al和B等元素；鋰復合金屬化合物在25℃，12MPa壓制下，體積電阻率大于50Ω*cm且小于2000Ω*cm。具有較低體積電阻率的鋰復合金屬化合物制備的電池具有較高的初始容量；還具有優異長期高電壓循環性能。

技術領域

本發明屬于正極材料技術領域，尤其涉及一種鋰復合金屬化合物、高鎳三元正極材料及其制備方法。

背景技術

近年來為了滿足鋰離子電池日益增長的高能量密度的需求，正極材料也在向著兩個方向發展：1)高鎳化，更高的Ni含量能夠帶來更高的容量；2)高電壓，電壓的提高一方面能夠提升材料的容量，另一方面也能夠提升材料的電壓平臺。但是隨著充電電壓的提高也會導致正極材料/電解液界面的穩定性降低，引起副反應的增加，嚴重影響鋰離子電池的循環性能，為了解決三元材料高電壓下循環穩定性差的問題，對正極材料進行表面包覆、單晶化和加入電解液添加劑的改善是最為常用的幾種方法。

中國專利CN109075327A公開了一種用于汽車應用的鋰離子電池，主要針對包覆改善高電壓條件下循環性能，其中表面包覆層含鋁化合物，并添加二氟磷酸鋰電解質，表面包覆氟化鋰，針對表面含鋁化合物包覆層在長期高溫循環過程中，Al更容易發生溶出，包覆層逐漸失效，導致循環性能下降；而表面的氟化鋰為電子和離子絕緣體(從10^-13到10^-14Scm^-1)，雖然富含LiF的SEI可以產生與Li⁺離子傳輸相關的巨大優勢，并改善電池的電化學性能，在調節Li+離子通量的均勻沉積方面發揮了重要作用，但包覆LiF材料的正極材料具有較大的體積粉末阻抗，對高溫循環性能具有惡化作用。專利EP3561923B1公開了一種鋰二次電池正極活性物質、鋰二次電池正極及鋰二次電池，該專利限定了含有次級顆粒的鋰復合金屬化合物，其是能夠被摻雜或用鋰離子摻雜并滿足摻雜、XRD中I(003)/I(104)以及表面鋰含量進行限定，僅通過摻雜包覆以及對表面殘鋰的控制，無法確保充分的容量輸出和高電壓循環性能，不能完全發揮電池性能。鋰離子電池倍率性能與電池電阻息息相關，且在實際材料研發以及生產過程中，穩定的高電壓循環性能不僅與摻雜包覆元素有關，還與生產過程中的工藝控制有關。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鋰復合金屬化合物、高鎳三元正極材料及其制備方法，該鋰復合金屬化合物的體積電阻率較低，進而使其制備的電池具有較高容量和優異的長期高電壓循環性能。

本發明提供了一種鋰復合金屬化合物，具有式Ⅰ所示通式：

Li[Li_x(Ni_aCo_bR_cM_d)_1-x]O₂式Ⅰ；

其中，-0.1≤x≤0.2，0.7≤a1，0b≤0.3，0≤c≤0.2，0≤d≤0.1和a+b+c+d＝1；

所述R選自Mn或Al；

所述M選自Mn、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn、B、Al、Ga、Sb、Zr、Ge、Fe、Cu、Cr、V、W、Mo、Sc、Y、La、Nb、Ta、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In和Sn中的一種或多種。