[發(fā)明專利]一種層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211243362.4
• 申請(qǐng)日: 2022-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115395007A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何昊城;任志敏;張向軍;王建濤;李國(guó)華;高振興;卓浩翔;吳艷龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01M4/505
• 分類號(hào): H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M10/0525;C30B29/22;C30B9/12
• 代理公司: 北京智橋聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11560
• 代理人: 陳安玥

1.一種層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料，所述富鋰錳基正極材料的化學(xué)通式為L(zhǎng)i_xMn_aNi_bCo_cB_dM_eO_2-δ，其中M為Al、Ti、W、Mo、La、V、Y中的至少一種元素，1＜x≤1.3，0.3≤a≤0.8，0.1≤b≤0.5，0≤c≤0.3，0＜d≤0.055，0＜e≤0.02，e:d＝0.01～0.45:1，-0.15δ0.15，所述正極材料同時(shí)含有層狀相和尖晶石相。

2.如權(quán)利要求1所述的層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料，其中，所述富鋰錳基正極材料的組分中，M含量與B含量符合比例e:d＝0.1～0.4:1。

3.如權(quán)利要求1所述的層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料，其中，所述的層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料為單晶顆粒，顆粒尺寸為0.5-10μm。

4.如權(quán)利要求1所述的層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料，其中，所述的層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料的尖晶石相為原位形成，且與層狀相均勻分布。

5.如權(quán)利要求1-4任一所述層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)根據(jù)其化學(xué)通式，采用可溶性金屬鹽溶液、沉淀劑、緩沖劑和水，在一定體系溫度下，通過(guò)沉淀反應(yīng)來(lái)制備富鋰錳基前驅(qū)體，其中，所述可溶性金屬鹽溶液包括含錳元素的可溶性鹽、含鎳元素的可溶性鹽、含鈷元素的可溶性鹽；

(2)根據(jù)其化學(xué)通式，在步驟(1)中所述的富鋰錳基材料前驅(qū)體中加入一定量含硼化合物、含M元素的助劑Z、鋰源化合物，混合均勻，得到富鋰錳基前驅(qū)體混合物；

(3)對(duì)步驟(2)得到的混合物進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料。

6.如權(quán)利要求5所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其中，所述步驟(1)中，含錳元素的可溶性鹽、含鎳元素的可溶性鹽、含鈷元素的可溶性鹽包括相應(yīng)元素硫酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽中的一種或幾種；沉淀劑為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀的一種或幾種；緩沖劑包括氨水、草酸、檸檬酸、乙二胺四乙酸中的一種或幾種；反應(yīng)溫度為40-70℃，反應(yīng)時(shí)間為10-30小時(shí)。

7.如權(quán)利要求5所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其中，其中，所述步驟(2)中，所述助劑Z為選自鈦酸鋰、鎢酸鋰、鉬酸鋰、釩酸鋰、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎢、氧化鉬、氧化釩、氧化鑭、氧化釔中的一種或幾種。

8.如權(quán)利要求5所述的富鋰錳基正極材料的制備方法，其中，所述鋰源以鋰計(jì)的加入量與富鋰錳基前驅(qū)體的摩爾比例為1:1～1.3:1。

9.一種層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料，其由如權(quán)利要求5-8任一所述的層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料的制備方法所制備得到。

10.一種鋰離子電池，其包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)，所述正極包括權(quán)利要求1-4、9任一所述的層狀-尖晶石復(fù)合相單晶富鋰錳基正極材料。