[发明专利]锂离子电池的无钴正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了锂离子电池的无钴正极材料及其制备方法和锂离子电池。制备锂离子电池的无钴正极材料的方法包括：将镍锰酸锂与硫酸盐混合，得到第一混合物，所述硫酸盐为强酸弱碱盐；将所述第一混合物在预定温度下反应，以便得到所述无钴正极材料。由此，第一混合物在预定高温下反应时，硫酸盐可以与镍锰酸锂表面的残余碱进行反应，进而达到降低无钴正极材料中碱含量的目的，进而提高无钴正极材料的倍率性稳定性、循环容量保持率以及锂离子电池的充放电性能；上述是通过干法制备无钴正极活性材料，无需引入溶剂等溶液，可以更好地提高无钴正极材料的电学性能；相比磷酸、硼酸以及磷酸铵盐等材料，硫酸盐可以更好地降低无钴正极材料的含碱量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体的，涉及锂离子电池的无钴正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池中，其正极材料的优劣直接决定了电池性能的好坏，其中，具有高能量密度的三元材料广泛受到人们的关注，常见的三元材料主要有NCM(NixCoyMnz)，NCA(NixCoyAlz)等，其中NCM具有较高的能量密度，较好的循环寿命被广泛应用于汽车、电子行业；多晶型高镍无钴正极材料凭借较高的可逆比容量、成本低廉等优势使其受到锂离子电池研发人员的广泛关注。但是，上述多种正极材料表面碱(氢氧化锂和/或碳酸锂)含量较高，会导致电池电性能降低等问题。

因此，关于锂离子电池的正极材料的研究有待深入。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备锂离子电池的无钴正极材料的方法，该方法制备的无钴正极材料的含碱量较低，电池性能较高。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种制备锂离子电池的无钴正极材料的方法。根据本发明的实施例，制备锂离子电池的无钴正极材料的方法包括：将镍锰酸锂与硫酸盐混合，得到第一混合物，所述硫酸盐为强酸弱碱盐；将所述第一混合物在预定温度下反应，以便得到所述无钴正极材料。由此，第一混合物在预定高温下反应时，硫酸盐可以与镍锰酸锂表面的残余碱(氢氧化锂和/或碳酸锂)进行反应，进而达到降低无钴正极材料中碱含量的目的，进而提高无钴正极材料的倍率性稳定性、循环容量保持率以及锂离子电池的充放电性能；而且，上述是通过干法制备无钴正极活性材料，无需引入溶剂等溶液，可以更好地提高无钴正极材料的电学性能；而且，相比磷酸、硼酸以及磷酸铵盐等材料，硫酸盐可以更好地降低无钴正极材料的含碱量。

根据本发明的实施例，所述硫酸盐选自硫酸铵、硫酸铝、硫酸氢锂、硫酸锆、硫酸铈和硫酸钨中的至少一种。

根据本发明的实施例，所述预定温度高于所述硫酸盐的熔点。

根据本发明的实施例，所述预定温度为500～900℃，反应时间4～8小时。

根据本发明的实施例，在所述第一混合物中，所述硫酸盐中的硫原子的质量与所述镍锰酸锂的质量比为0.1％～0.5％。

根据本发明的实施例，所述第一混合物的反应是在含氧环境中进行的，在所述含氧环境中氧气的百分含量为20％～100％。

根据本发明的实施例，所述镍锰酸锂与所述硫酸盐是通过高速混合设备进行混合的，混合时间为10～20分钟，转速为2000～3000rpm。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种锂离子电池的无钴正极材料。根据本发明的实施例。该无钴正极材料包括：镍锰酸锂；包覆层，所述包覆层包覆在所述镍锰酸锂的外表面，所述包覆层的材料包括硫酸锂。由此，该无钴正极材料的含碱量较低，进而可以提高无钴正极材料的倍率性稳定性、循环容量保持率以及锂离子电池的充放电性能；而且，包覆层包覆在镍锰酸锂的外表面，如此可以降低镍锰酸锂与电解液的接触，以避免镍锰酸锂与电解液等其他物质发生副反应，从而有效保证锂离子电池良好的电池性能。