[發明專利]三元單晶正極材料、制備方法、后處理方法和應用

在審

• 申請號: 202211577184.9
• 申請日: 2022-12-05
• 公開（公告）號: CN115799473A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 賴晶;閔盛煥;姚元路;王亞輝;武文曦;高敞;曹穎;徐寧
• 申請（專利權）人: 天津巴莫科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/13;H01M10/0525;H01M4/62;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/02
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王佩

本申請提供一種三元單晶正極材料、制備方法、后處理方法和應用，屬于鋰離子電池技術領域。該三元單晶正極材料包括正極材料基體和包覆在正極材料基體表面的包覆層；正極材料基體包括化學式為LiNi_xCo_yMn_zM_(1?x?y?z)O₂的材料，其中，M為摻雜元素，M包括W、B、Nb、Ta和Mo中的一種或多種，0.6≤x≤0.85，0.05≤y≤0.2，0.1≤z≤0.4，x+y+z＜1；包覆層的材料包括摻雜元素M的鋰復合氧化物。本申請提供的三元正極單晶能夠降低阻抗，提高倍率性能。

技術領域

本申請涉及鋰離子電池技術領域，特別是涉及一種三元單晶正極材料、制備方法、后處理方法和應用。

背景技術

鋰離子電池是一種優良的儲能裝置，具有能量密度大、安全性高和使用壽命長的優點，作為電池領域使用最多的裝置，其在存儲能源、減少環境污染、推動新能源汽車發展等領域都有著重要意義。正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，其制作成本超過電池成本的三分之一，并且其性能是電池性能優劣的關鍵因素。因此，正極材料的性能優劣和生產成本決定了應用該正極材料的電池能否商業化。

目前，已經商業化的三元正極材料主要有：NCM811、NCM622和NCM523等。與三元多晶正極材料相比，三元單晶正極材料具有壓實密度高、循環性能好等優點，但其較高的燒結溫度會造成材料表面缺Li，從而使得晶體結構中的Li⁺/Ni²⁺混排加劇，導致三元單晶正極材料的阻抗過高，倍率性能變差。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠降低阻抗、提高倍率性能的三元單晶正極材料、制備方法、后處理方法和應用。

本申請的第一方面，提供一種三元單晶正極材料，包括正極材料基體和包覆在所述正極材料基體表面的包覆層；

所述正極材料基體包括化學式為LiNi_xCo_yMn_zM_(1-x-y-z)O₂的材料，其中，M為摻雜元素，M包括W、B、Nb、Ta和Mo中的一種或多種，0.6≤x≤0.85，0.05≤y≤0.2，0.1≤z≤0.4，x+y+z＜1；

所述包覆層的材料包括摻雜元素M的鋰復合氧化物。

在一些實施方式中，所述摻雜元素M的鋰復合氧化物包括Li₂WO₄、Li₃BO₃、LiNbO₃、LiTaO₃和Li₂MoO₄中的一種或多種。

在一些實施方式中，所述三元單晶正極材料的比表面積＜1m²/g。

本申請的第二方面，提供一種正極材料的后處理方法，包括以下步驟：

將待處理的正極材料浸泡在氧化性溶液中進行氧化處理，得到本申請第一方面所述的三元單晶正極材料；

可選地，所述氧化性溶液中的溶質包括KMnO₄、H₂O₂、K₂CrO₄和KClO₃中的一種或多種；

可選地，所述氧化性溶液的濃度為5mol/L～15mol/L；

可選地，所述浸泡的溫度為25℃～55℃，所述浸泡的時間為0.5h～3h。

本申請的第三方面，提供本申請第一方面所述的三元單晶正極材料的制備方法，包括以下步驟：

將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽配制成混合金屬鹽溶液；