[发明专利]一种三元正极材料及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料包括核心和包覆在所述核心上的复合包覆层，所述核心为高镍三元材料，所述复合包覆层包括含硼化合物和含磷化合物。

2.根据权利要求1所述的三元正极材料，其特征在于，所述含硼化合物包括硼锂化合物；

优选地，所述硼锂化合物包括硼酸锂；

优选地，所述含硼化合物还包括氧化硼；

优选地，所述含磷化合物包括磷锂化合物；

优选地，所述磷锂化合物包括磷酸锂；

优选地，所述含磷化合物还包括五氧化二磷；

优选地，所述包覆层中，含硼化合物和含磷化合物相互分散；

优选地，所述复合包覆层的厚度为2-50nm，优选为5-10nm；

优选地，所述复合包覆层中的硼原子和磷原子的总质量与所述核心的质量比为(0.001-0.01):1，优选为(0.001-0.005):1；

优选地，所述复合包覆层中，硼原子与磷原子的摩尔比为(1-3):1，优选为(1.5-2.5):1。

3.根据权利要求1或2所述的三元正极材料，其特征在于，所述高镍三元材料的化学式为Li_zNi_1-x-yCo_xM_yO₂，其中0.95≤z≤1.05，0≤x≤0.20，0≤y≤0.20，M为Mn、Al、Mg、Ti或Nb中的任意一种或至少两种的组合。

4.一种如权利要求1-3任一项所述正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将硼源、磷源与高镍三元材料混合后，在氧化性气氛下进行烧结，得到所述三元正极材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硼源包括正硼酸、偏硼酸、四硼酸、氧化硼或硼酸铵中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述磷源包括磷酸二氢铵和/或磷酸一氢铵；

优选地，所述硼源中的硼原子和磷源中的磷原子的总质量与高镍三元材料的质量比为(0.001-0.01):1，优选为(0.001-0.005):1。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述氧化性气氛为包含氧气的气体。

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合采用的设备为包覆机，优选为高速包覆机；

优选地，所述混合的过程中，每批混合物料的体积占混合机体积的1/2-3/4；

优选地，所述混合机的转速为50-100rpm；

优选地，所述混合的时间为0.5-2h。

8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为300-500℃；

优选地，所述烧结的时间为5-10h；

优选地，所述烧结的升温速率为3-5℃/min。

9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将硼源、磷源与高镍三元材料用包覆机以50-100rpm的转速混合0.5-2h后，在氧气气氛下以3-5℃/min的升温速率升温至300-500℃烧结5-10h，得到所述三元正极材料；

其中，所述硼源包括正硼酸、偏硼酸、四硼酸、氧化硼或硼酸铵中的任意一种或至少两种的组合；磷源包括磷酸二氢铵和/或磷酸一氢铵。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求1-3任一项所述的三元正极材料。