富锂三元正极材料及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种富锂三元正极材料及其制备方法和应用。本申请富锂三元正极材料包括分子式为Li

【技术实现步骤摘要】
富锂三元正极材料及其制备方法和应用


[0001]本申请属于电极活性材料
，具体涉及一种富锂三元正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着新能源产业的兴起，新能源产业链对原材料方面越来越重视，锂离子电池材料技术更新较快，高品质的三元前驱体及正极材料的开发一直是新能源材料的热点。而为了进一步提高材料的能量密度，市场普遍有研发中、高镍正极材料的趋势，其中，高镍三元前驱体及其正极材料的研究相对比较多。
[0003]目前公开的高镍三元正极材料(NCM)具有高电极电位、良好的电子导电性、是高能量密度锂电池应用方向之一。此外，三种元素之间具有良好的协同效应。
[0004]在实际应用中发现，目前公开报道的富锂三元正极材料也存在一定的缺陷，如存在着循环性能不佳，容量保持率低，热稳定性差等缺陷导致安全性能及储存性能不理想。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种富锂三元正极材料及其制备方法，以解决现有富锂三元正极材料循环性、容量保持率等不理想的技术问题。
[0006]本申请的另一目的在于提供一种正极片和含有该正极片的二次电池，以解决现有二次电池循环性等电化学性能不理想的技术问题。
[0007]为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了一种富锂三元正极材料。本申请富锂三元正极材料包括分子式为Li
a
Ni
b
X
c
O
d
的三元活性材料，在Li
a
Ni
b
X
c
O
d
晶相中含有不可逆补锂剂，其中，Li
a
Ni
b
X
c
O
d
中的X为三元活性材料所含的除镍元素之外的其他金属元素；且0.5≤a≤6.5，0.5≤b≤5.5，0.1≤c≤3.1，0.1≤d≤6。
[0008]进一步地，分子式Li
a
Ni
b
X
c
O
d
中的X包括镁、铝、过渡元素中的至少两种元素的组合。
[0009]更进一步地，过渡元素包括钴、锰、钛、铁、钒、钼中的至少一种元素。
[0010]具体地，X至少是如下任一种元素的组合：
[0011]X包括钴和锰两种元素；
[0012]X包括钴和镁两种元素；
[0013]X包括钴和铝两种元素；
[0014]X包括钴和钼两种元素；
[0015]X包括钴、锰和钼三种元素；
[0016]X包括钴、锰和铝三种元素；
[0017]X包括钴、铝和钼三种元素。
[0018]进一步地，富锂三元正极材料还包括疏水封装层，三元活性材料构成核体，且疏水封装层包覆核体。
[0019]进一步地，富锂三元正极材料的粒径满足：1μm≤D50≤12μm。
[0020]进一步地，富锂三元正极材料的BET比表面为0.2
‑
20m2/g。
[0021]本申请的第二方面，提供了本申请富锂三元正极材料的制备方法。本申请富锂三元正极材料的制备方法包括如下步骤：
[0022]按照分子结构式为Li
a
Ni
b
X
c
O
d
中Li、Ni和X所示元素的化学计量比，将锂源、镍源和X所示元素的其他金属源进行混合处理，形成混合物前驱体；
[0023]将混合物前驱体于保护气氛中进行烧结处理，生成分子结构式为Li
a
Ni
b
X
c
O
d
的三元活性材料，其中，在Li
a
Ni
b
X
c
O
d
晶相中含有不可逆补锂剂，0.5≤a≤6.5，0.5≤b≤5.5，0.1≤c≤3.1，0.1≤d≤6。
[0024]进一步地，将锂源、镍源和X所示元素的其他金属源进行混合处理的方法包括如下步骤：
[0025]将锂源、镍源和其他金属源与溶液混料处理，形成混合溶液；
[0026]将混合溶液进行喷雾干燥处理，得到混合物前驱体。
[0027]更进一步地，在混料处理过程中还添加有助溶剂。
[0028]更进一步地，锂源、镍源和其他金属源分别为相应的可溶性盐。
[0029]进一步地，烧结处理的温度为600
‑
800℃，时间12
‑
24h。
[0030]本申请的第三方面，提供了一种正极片。本申请正极片包括正极集流体和结合在正极集流体表面的正极活性层，正极活性层中含有本申请富锂三元正极材料或由本申请富锂三元正极材料制备方法制备的富锂三元正极材料。
[0031]本申请的第四方面，提供了一种二次电池。本申请包括正极片和负极片，正极片为本申请正极片。
[0032]与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：
[0033]本申请富锂三元正极材料通过对所含分子式为Li
a
Ni
b
X
c
O
d
的三元活性材料中镍以及其他元素(分子式中的X所示元素)的含量控制，经检测，在Li
a
Ni
b
X
c
O
d
晶相中含有补锂剂。这样，本申请富锂三元正极材料在首次充电过程中，其一方面起到补锂添加剂的作用，可以补充电池在首次充放电过程中形成SEI膜所消耗的锂离子，提高电池的首次库伦效率；另一方面，在脱锂过程中和之后，该不可逆补锂剂与三元活性材料中所含的其他金属氧化物形成三元活性材料，赋予本申请富锂三元正极材料在具有高的补锂效果的基础上，同时具有高镍三元活性材料的活性，赋予富锂三元正极材料高的能量密度、高补锂的稳定性和补锂效果以及储存性能，而且容量保持率高，具有高的循环性能。
[0034]本申请富锂三元正极材料制备方法能够有效制备出同时具有补锂作用和高镍三元活性的上文本申请富锂三元正极材料，并赋予制备的富锂三元正极材料具有高的能量密度、循环性能等电化学性能，而且电化学性能稳定，且储存性能好。另外，富锂三元正极材料的制备方法能够保证制备的富锂三元正极材料电化学性能稳定，而且效率高，节约生产成本。
[0035]本申请正极片由于含有本申请富锂三元正极材料，因此，本申请正极片能量密度高，具有补锂作用，而且循环性能高，寿命长。
[0036]本申请二次电池由于含有本申请电极片，因此，本申请二次电池具有优异的首次库伦效率，高的能量密度和循环性能，容量保持率高，寿命长，而且电化学性能稳定。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富锂三元正极材料，其特征在于：所述富锂三元正极材料包括分子式为Li
a
Ni
b
X
c
O
d
的三元活性材料，在所述Li
a
Ni
b
X
c
O
d
晶相中含有不可逆补锂剂，其中，所述Li
a
Ni
b
X
c
O
d
中的X为所述三元活性材料所含的除镍元素之外的其他金属元素；所述Li
a
Ni
b
X
c
O
d
中的0.5≤a≤6.5，0.5≤b≤5.5，0.1≤c≤3.1，0.1≤d≤6。2.根据权利要求1所述的富锂三元正极材料，其特征在于：所述X包括镁、铝、过渡元素中的至少两种元素的组合；和/或所述富锂三元正极材料还包括疏水封装层，所述三元活性材料构成核体，且所述疏水封装层包覆所述核体。3.根据权利要求2所述的富锂三元正极材料，其特征在于：所述过渡元素包括钴、锰、钛、铁、钒、钼中的至少一种元素。4.根据权利要求3所述的富锂三元正极材料，其特征在于：所述X包括钴和锰两种元素；或所述X包括钴和镁两种元素；或所述X包括钴和铝两种元素；或所述X包括钴和钼两种元素；或所述X包括钴、锰和钼三种元素；或所述X包括钴、锰和铝三种元素；或所述X包括钴、铝和钼三种元素。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的富锂三元正极材料，其特征在于：所述富锂三元正极材料的粒径满足：1μm≤D50≤12μm；和/或所述富锂三元正极材料的BET比表面为0.2
‑
20m2/g。6.一种富锂三元正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟文，万远鑫，孔令涌，钟泽钦，朱成奔，张於财，
申请(专利权)人：曲靖德方创界新能源科技有限公司佛山市德方创界新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：