【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池高镍无钴正极材料，具体涉及一种高倍率高镍无钴正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着人们对高能量密度和低成本的极致追求，锂离子电池正极材料的镍含量越来越高，钴含量越来越低甚至无钴，镍含量升高和钴的缺席这两个因素，导致正极材料残锂升高，锂镍混排严重，热稳定性差，颗粒容易破碎，倍率性能和循环稳定性变差，对于ni>90%的超高镍无钴材料而言，这些问题更加突出。
2、传统的包覆操作一般为直接将包覆物与正极材料基体干法或湿法混合，再经低温退火得到包覆改性正极材料，因正极材料基体表面凹凸不平，导致包覆层与正极材料基体结合力较弱，且未能完整覆盖到整个颗粒表面，导致后期电性能发挥稳定性较差。传统的包覆物，一般为金属氧化物，难以与正极材料基体表面残锂充分反应，因表面残锂在颗粒凹坑或缝隙处相对密集，包覆物难以充分接触到，导致最终仍有相当一部分以初始氧化物状态存在，进而导致正极材料表面导电性较差，不利于后期电性能的发挥。
3、专利文献cn118248856a公开了一种基于单层mob mbene与1t-mos2复合的水系锌离子电池的正极材料制备方法，具体过程为：将mob mbene进行超声处理得到单层mobmbene，再将它与moo3、尿素和硫代乙酰胺混合置于高压釜中在200℃下反应12h，然后无水乙醇和蒸馏水洗涤，冷冻干燥即得。为进一步提高性能，将材料在低温下加入苯胺、盐酸和过硫酸铵，反应12h，可在材料上包覆一层聚苯胺，其作用是增强材料结构的稳定性。该专利以单层mob mbene为骨架，
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术中高镍无钴正极材料包覆层与正极材料基体结合力差以及包覆层物质导电性差、化学稳定性差，进而导致改性正极材料表面稳定性差，用于锂离子电池制浆时粘度变化大，制得的锂离子电池倍率性能差、循环稳定性差的问题，提供了一种高倍率高镍无钴正极材料及其制备方法，该方法制备的高镍无钴正极材料内部具有多孔结构，表面具有化学性质稳定且电导率高的mbene类材料包覆层，其用于锂离子电池时制浆粘度变化较小，制备的锂离子电池倍率性能较好且循环稳定性显著提升。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种高倍率高镍无钴正极材料，其化学式为linixmn1-x-y-zmynzo2，m为al、zr、y、w、nb、ce、ti、mg、sr、b、p或si中的一种或多种，n为mbene类材料包覆层，该mbene类材料为mob、mo1.33b、zr2b2、mnb、cr2b2、fe2b2或tib中的一种或多种，0.5<x<1，0<y<0.1，0<z<0.1，0<x+y+z<1。
3、mbene类材料是一种二维过渡金属硼化物，具有多样性和可调控性，其可以通过改变m元素、掺入m′元素、形成不同的表面官能团等方式来调节其结构和性质。这类材料具有较好的机械强度和硬度，同时具有一定的化学稳定性、耐酸碱腐蚀性和抗氧化性，并且具有良好的锂离子扩散能力和电荷传输能力，能够实现高容量、高稳定性和高倍率性能。对于锂离子电池正极材料而言，是一种优异的包覆材料。
4、本专利技术提供了一种高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其具体过程为：选用多孔前驱体进行配锂烧结得到正极材料基体，再用打磨剂对正极材料基体进行打磨处理，打磨处理完成后分离出打磨剂和打磨产生的细粉，最后用mbene类材料进行包覆，再进行退火烧结得到内部具有多孔结构及表面具有化学性质稳定且电导率高的包覆层的高倍率高镍无钴正极材料；所述打磨剂为氧化铈、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化铁、氧化铬或硬脂酸中的一种或多种的粉末或分散液；优选为氧化铈、氧化硅、氧化锆或氧化铝中的一种或多种，这是由于氧化铈、氧化硅、氧化锆、氧化铝中的金属元素对正极材料基体相对无害，即使少部分残留在正极材料基体表面也不会对后期正极材料电性能的发挥产生不利影响。
5、进一步限定，打磨剂颗粒d50为10nm~50μm；若打磨剂颗粒粒径过大，在打磨处理时，对正极材料基体产生破坏力较大，容易导致颗粒裂纹甚至破碎，导致后期电性能不佳；若打磨剂颗粒粒径过小，打磨力度较弱，打磨效率低。
6、进一步限定，打磨剂的用量占正极材料基体的重量比例为1%~20%；若打磨剂用量过多，会增加打磨剂原料以及与正极材料基体的分离成本；若打磨剂用量过少，打磨耗时延长，打磨效率低。
7、进一步限定，正极材料基体进行打磨处理的方法选自高速混合法打磨、研磨法打磨、球磨法打磨或融合机打磨中的一种或多种。
8、进一步限定，打磨后的正极材料基体与打磨剂以及打磨产生的细粉的分离方法选自旋风分离、超声波筛分分离、离心分离、滤膜分离、沉降分离或磁性分离中的一种或多种；优选为旋风分离或超声波筛分分离中的一种或多种。
9、进一步限定，打磨后的正极材料基体与打磨剂以及打磨产生的细粉分离以后，打磨剂残留比例为加入打磨剂重量的5%以内；若打磨剂残留比例过多，会导致最终制得的正极材料中非活性成分增加，电池容量下降。
10、进一步限定，打磨后的正极材料基体的颗粒球形度为85%~100%；若正极材料基体颗粒球形度过低，则球形度相对较差，说明打磨效果不佳，后续mbene类材料包覆时尖角或缝隙处包覆效果较差，难以形成致密均匀的包覆层，对后期电性能发挥不利。
11、进一步限定，mbene类材料的包覆方法选自固相反应法、喷雾干燥法、水热或溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液包覆法、非均匀形核法、超临界流体法、化学气相沉积法或微胶囊化法中的一种或多种；优选为固相反应法或喷雾干燥法中的一种或多种。
12、本专利技术还提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高倍率高镍无钴正极材料，其特征在于：该高倍率高镍无钴正极材料的化学式为LiNixMn1-x-y-zMyNzO2，M为Al、Zr、Y、W、Nb、Ce、Ti、Mg、Sr、B、P或Si中的一种或多种，N为MBene类材料包覆层，该MBene类材料为MoB、Mo1.33B、Zr2B2、MnB、Cr2B2、Fe2B2或TiB中的一种或多种，0.5<x<1，0<y<0.1，0<z<0.1，0<x+y+z<1。
2.一种权利要求1所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于具体过程为：选用多孔前驱体进行配锂烧结得到正极材料基体，再用打磨剂对正极材料基体进行打磨处理，打磨处理完成后分离出打磨剂和打磨产生的细粉，最后用MBene类材料进行包覆，再进行退火烧结得到内部具有多孔结构及表面具有化学性质稳定且电导率高的包覆层的高倍率高镍无钴正极材料；所述打磨剂为氧化铈、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化铁、氧化铬或硬脂酸中的一种或多种的粉末或分散液。
3.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：打磨剂
4.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：打磨剂的用量占正极材料基体的重量比例为1%~20%。
5.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：正极材料基体进行打磨处理的方法选自高速混合法打磨、研磨法打磨、球磨法打磨或融合机打磨中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：打磨后的正极材料基体与打磨剂以及打磨产生的细粉的分离方法选自旋风分离、超声波筛分分离、离心分离、滤膜分离、沉降分离或磁性分离中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：打磨后的正极材料基体与打磨剂以及打磨产生的细粉分离以后，打磨剂残留比例为加入打磨剂重量的5%以内。
8.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：打磨后的正极材料基体的颗粒球形度为85%~100%。
9.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：MBene类材料的包覆方法选自固相反应法、喷雾干燥法、水热或溶剂热法、溶胶凝胶法、微乳液包覆法、非均匀形核法、超临界流体法、化学气相沉积法或微胶囊化法中的一种或多种。
10.一种锂离子电池，其特征在于：该锂离子电池的正极由权利要求1所述的高倍率高镍无钴正极材料制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种高倍率高镍无钴正极材料，其特征在于：该高倍率高镍无钴正极材料的化学式为linixmn1-x-y-zmynzo2，m为al、zr、y、w、nb、ce、ti、mg、sr、b、p或si中的一种或多种，n为mbene类材料包覆层，该mbene类材料为mob、mo1.33b、zr2b2、mnb、cr2b2、fe2b2或tib中的一种或多种，0.5<x<1，0<y<0.1，0<z<0.1，0<x+y+z<1。
2.一种权利要求1所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于具体过程为：选用多孔前驱体进行配锂烧结得到正极材料基体，再用打磨剂对正极材料基体进行打磨处理，打磨处理完成后分离出打磨剂和打磨产生的细粉，最后用mbene类材料进行包覆，再进行退火烧结得到内部具有多孔结构及表面具有化学性质稳定且电导率高的包覆层的高倍率高镍无钴正极材料；所述打磨剂为氧化铈、氧化硅、氧化锆、氧化铝、氧化铁、氧化铬或硬脂酸中的一种或多种的粉末或分散液。
3.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：打磨剂颗粒d50为10nm~50μm。
4.根据权利要求2所述的高倍率高镍无钴正极材料的制备方法，其特征在于：打磨剂的用量占正极...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝智敏，李豪，徐云军，程迪，赵晓瑾，周思梦，左高峰，赵田，罗依梦，文万超，陈若楠，
申请(专利权)人：河南科隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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