一种正极材料及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术请求保护一种正极材料及其制备方法、锂离子电池，用以提升高镍正极材料的容量和倍率性能。该正极材料为表面包覆钴酸锂的氧化物Li

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法、锂离子电池


[0001]本申请涉及二次电池正极材料
，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]较之其他二次电池，现锂离子电池因具备高容量、长循环及无记忆效应等特点，其应用范围日渐扩大。
[0003]对于锂离子电池的性能，目前多见于改善或更换其中正极材料以提升锂离子电池整体性能。高镍正极材料因其克容量高达200mAh/g以上，所在的锂离子电池具备高能量密度，能够支撑新能源设备的需求。例如，新能源车的长里程需求。然而，高镍正极材料因镍含量高，表面具备高活性特性而难以控制用以去除残碱的水洗的强度的问题。高镍正极材料极易在水洗强度较高的情况下出现过洗的问题。因此，目前高镍正极材料存在残碱含量高所导致的容量及倍率性能低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种正极材料及其制备方法、锂离子电池，用以提升高镍正极材料的容量和倍率性能。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种正极材料，所述正极材料为表面包覆钴酸锂的氧化物Li
x
Ni
y
Co
z
A1‑
y
‑
z
O2，每摩尔所述正极材料中所述钴酸锂的含量小于0.02mol；
[0006]其中，1.0≤x≤1.1,0.6≤y≤1，0≤z≤0.4，1
‑
x
‑
y＞0，A选自：Mn、Al、W、B、F、P、Ti、V、Al、Ce、Zr、Mg、Y、Sr、Nb、Mo、Sb、Ta和Ge中的至少一种；所述正极材料由表面含残碱的氧化物Li
x
Ni
y
Co
z
A1‑
y
‑
z
O2与钴化合物共烧结得到；所述表面含残碱的氧化物的SPAN为1.15
‑
1.35，且所述表面含残碱的氧化物的D(104)为55
‑
70nm。
[0007]一种可能的实施方式，0.05≤z≤0.3。
[0008]一种可能的实施方式，所述正极材料的D(104)为55
‑
70nm；所述正极材料的锂镍混排率小于2％。
[0009]一种可能的实施方式，所述正极材料的锂镍混排率为0.5％
‑
1.8％。
[0010]一种可能的实施方式，所述表面含残碱的氧化物由摩尔比为(1.04
‑
1.12):1的氢氧化锂和前驱体Ni
a
Co
b
A1‑
a
‑
b
TM共烧结得到；优选地，所述摩尔比为(1.04
‑
1.07):1，所述氢氧化锂为经脱水处理的粗粉氢氧化锂；所述粗粉氢氧化锂的D
50
≥50μm，且D
max
≥300μm。
[0011]第二方面，本申请实施例还提供一种第一方面及任一种可能的实施方式所述正极材料的制备方法，包括：
[0012]使表面含残碱的氧化物Li
x
Ni
y
Co
z
A1‑
y
‑
z
O2与钴化合物在200
‑
700℃的温度条件下烧结，得到所述正极材料；其中，
[0013]所述氧化物的D(104)为55
‑
70nm，所述残碱的含量为7500
‑
12000ppm；所述氧化物的SPAN为1.15
‑
1.35；
[0014]所述氧化物与所述钴化合物的混合物中，钴元素摩尔量与所述混合物中除C、O以外元素摩尔量之比为0.1
‑
2。
[0015]一种可能的实施方式，所述残碱包括氢氧化锂和碳酸锂；所述氢氧化锂含量为4000
‑
6000ppm，所述碳酸锂含量为3500
‑
6000ppm；
[0016]一种可能的实施方式，所述钴化合物包括Co(OH)2、CoCO3、Co2O3、Co(NO3)2·
6H2O和CoOOH中的至少一种。
[0017]一种可能的实施方式，所述温度条件大于或等于450℃。
[0018]一种可能的实施方式，所述表面含残碱的氧化物通过以下方法得到：
[0019]在700
‑
850℃，氧气氛条件下，对氢氧化锂和前驱体Ni
a
Co
b
A1‑
a
‑
b
TM的混合物进行烧结，得到所述氧化物；其中，0.6≤a≤1，0≤b≤0.4，1
‑
a
‑
b＞0，TM为所述前驱体的阴根离子，所述氢氧化锂与所述前驱体的摩尔比为1.04
‑
1.12；所述氢氧化锂的D
50
＜450μm，所述氢氧化锂的D
max
＜1000μm；优选地，所述氢氧化锂为经脱水处理的粗粉氢氧化锂；所述粗粉氢氧化锂的D
50
≥50μm，且D
max
≥300μm。
[0020]一种可能的实施方式，所述氢氧化锂与所述前驱体的摩尔比为1.04
‑
1.07。
[0021]一种可能的实施方式，所述氢氧化锂与所述前驱体混合物通过转速小于200rpm的混合设备混合得到。
[0022]第三方面，本申请实施例还提供一种锂离子电池，包括：
[0023]第一方面及任一种可能的实施方式所述的正极材料。
[0024]本申请实施例中所提供的一个或多个技术方案，至少具有以下有益效果：
[0025]首先，本申请实施例所提供的正极材料，通过钴化合物与表面含残碱的氧化物共烧结，在保证内层氧化物的结晶度的同时，将表面残碱转化为微量钴酸锂，使其包覆于结晶度良好的氧化物表面，实现了提升高镍正极材料的容量和倍率性能的目的。
[0026]其次，该正极材料因表面包覆钴酸锂，有效缓解高镍正极材料表面在循环过程中因活性材料脱出在应力作用下而开裂的问题，因而使其循环性能得以提升。
[0027]复次，该正极材料实际上可在体相内较低钴含量(例如为0.05
‑
3)的情况下，达到较高容量、高倍率的目的。
[0028]再次，该正极材料的原料之一：表面含残碱的氧化物通过摩尔比为(1.04
‑
1.12):1的氢氧化锂和前驱体Ni
a
Co
b
A1‑
a
‑
b
TM共烧结得到，尤其是氢氧化锂为粗粉氢氧化锂时，通过对该粗粉氢氧化锂预脱水处理有效提升了正极材料的循环性能。
[0029]最后，在本申请实施例所提供的正极材料的制备方法中不仅去除了由高温锂挥发所致的残碱，还将残碱作为形成包覆层钴酸锂的原料，实现转化残碱为钴酸锂，以提高锂源(氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料为表面包覆钴酸锂的氧化物Li
x
Ni
y
Co
z
A1‑
y
‑
z
O2，每摩尔所述正极材料中所述钴酸锂的含量小于0.02mol；其中，1.0≤x≤1.1,0.6≤y≤1，0≤z≤0.4，1
‑
x
‑
y＞0，A选自：Mn、Al、W、B、F、P、Ti、V、Al、Ce、Zr、Mg、Y、Sr、Nb、Mo、Sb、Ta和Ge中的至少一种；所述正极材料由表面含残碱的氧化物Li
x
Ni
y
Co
z
A1‑
y
‑
z
O2与钴化合物共烧结得到；所述表面含残碱的氧化物的SPAN为1.15
‑
1.35，且所述表面含残碱的氧化物的D(104)为55
‑
70nm。2.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，0.05≤z≤0.3。3.如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的D(104)为55
‑
70nm；所述正极材料的锂镍混排率小于2％。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的锂镍混排率为0.5％
‑
1.8％。5.如权利要求1
‑
3任一项所述的正极材料，其特征在于，所述表面含残碱的氧化物由摩尔比为(1.04
‑
1.12):1的氢氧化锂和前驱体Ni
a
Co
b
A1‑
a
‑
b
TM共烧结得到。6.一种权利要求1
‑
5任一项所述正极材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国征，张文飞，徐建康，于建，王尊志，刘瑞，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：