[发明专利]正极材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开一种正极材料，含有具有超晶格结构的晶体，晶体的化学式为xLi₂MO₃·(1‑x)LiNi_aCo_bMn_(1‑a‑b)O₂，0x≤0.1，0.8≤a1，b≤0.1，所述M选自Mn、Co和Ni中的一种或几种。还公开了该正极材料的制备方法及包含该正极材料的电池或电容器。本发明的正极材料包含具有层状‑层状超晶格结构的晶体，在常规呈层状结构的高镍三元材料基础上穿叉另一种层状结构，利用两种不同层状结构之间的相互齿合，以提升产品的结构稳定性。本发明的正极材料由于锰基富锂相(Li₂MnO₃)的加入一定程度稀释了产品中镍的含量，镍含量的降低可有效改善电池的产气。因此，本申请可从减少产气和稳定正极结构两方面，提高电池的安全性能。

技术领域

本发明属于化学电源领域，具体涉及一种正极材料、其制备方法及应用。

背景技术

高镍三元正极材料随着镍含量的增加，表面状态异常活跃。在充放电过程中，高镍材料与电解液反应产生大量氧气，进而影响了高镍材料的安全性能；与此同时，镍含量的提高亦会增加Li/Ni混排程度，在锂离子脱嵌过程中晶体结构容易破坏，结构稳定性降低，进而导致高镍材料的循环寿命也随之降低。这两个主要缺陷限制了高镍材料的进一步应用。

目前高镍材料主要靠四价Mn离子起稳定作用，然而随着镍含量的增加，只靠四价Mn离子的骨架支撑作用已经不能达到现在电池体系下，高电压对高镍材料材料稳定性的要求。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种正极材料及该正极材料的制备方法，和包含该正极材料的锂离子电池或电容器。

本发明的一方面提供一种正极材料，所述正极材料含有具有超晶格结构的晶体，所述晶体的化学式为xLi₂MO₃·(1-x)LiNi_aCo_bMn_(1-a-b)O₂，0x≤0.1，0.8≤a1，b≤0.1，所述M选自Mn、Co和Ni中的一种或几种。

本发明的另一方面提供一种该正极材料的制备方法，包括：对含有镍离子、锰离子和钴离子的溶液在搅拌条件下将pH值调解至10-12，反应完成后在50-90℃下陈化5-12h，经分离、洗涤、干燥得到前驱体；及将锂源化合物与得到的前驱体混合均匀，并置于600℃-1000℃下烧结6-15h。

本发明的另一方面提供一种包含上述正极材料的锂离子电池或电容器。

本发明的正极材料包含具有层状-层状超晶格结构的晶体，在常规呈层状结构的高镍三元材料基础上穿叉另一种层状结构，利用两种不同层状结构之间的相互齿合，以提升产品的结构稳定性。本发明的正极材料由于富锂相(Li₂MO₃)的加入一定程度稀释了产品中镍的含量，镍含量的降低可有效改善电池的产气。因此，本申请可从减少产气和稳定正极结构两方面，提高电池的安全性能。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是实施例1中所得正极材料的扫描电镜图。

图2是实施例1中所得正极材料的XRD图谱。

图3是实施例1中所得正极材料与LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的DSC曲线。

图4是实施例1中所得正极材料组装成电池的首次充放电曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。