[发明专利]一种无钴锂离子电池层状正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种无钴锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述无钴锂离子电池层状正极材料为锂层和不含钴的过渡金属氧化物层交替堆叠构成的层状正极材料，所述锂层中具有3-7%的阳离子反位，所述阳离子反位是所述过渡金属氧化物层中的过渡金属进入锂层占据锂离子的位置而形成；

所述过渡金属氧化物层的过渡金属包括镍和锰，镍和锰的摩尔比为7:3至99:1。

2.根据权利要求1所述的无钴锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述无钴锂离子电池层状正极材料中，锂元素与其它金属元素的摩尔比为1-1.1:1。

3.根据权利要求2所述的无钴锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述过渡金属氧化物层中还掺杂有金属离子Al、Ti和Mg中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的无钴锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述无钴锂离子电池层状正极材料为一次纳米颗粒组成的二次微米颗粒。

5.根据权利要求4所述的无钴锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述一次纳米颗粒的尺寸为10-300纳米，所述二次微米颗粒的尺寸为 1-20微米。

6.根据权利要求4所述的无钴锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述无钴锂离子电池层状正极材料为微米尺寸的单晶颗粒。

7.根据权利要求6所述的无钴锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述单晶颗粒的尺寸为0.5-10微米。

8.一种锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述锂离子电池层状正极材料为核壳结构，所述核壳结构的包覆层材料为权利要求1-7任一项所述的无钴锂离子电池层状正极材料，核壳结构的内核正极材料为钴酸锂、三元层状材料、尖晶石锰酸锂材料和磷酸铁锂材料中的至少一种。

9.一种锂离子电池层状正极材料，其特征在于：所述锂离子电池层状正极材料为元素梯度结构，所述元素梯度结构的最外层材料为权利要求1-7任一项所述的无钴锂离子电池层状正极材料，元素梯度结构的内部是镍和锰元素组分梯度变化的材料，镍含量从外到内梯度增高，锰含量从外到内梯度降低。

10.根据权利要求1-7任一项所述的无钴锂离子电池层状正极材料或权利要求8或9所述的锂离子电池层状正极材料在动力锂电池、3C消费电子的锂离子电池中的应用。

11.一种电池，其特征在于：所述电池中采用了权利要求1-7任一项所述的无钴锂离子电池层状正极材料或权利要求8或9所述的锂离子电池层状正极材料。

12.根据权利要求1-7任一项所述的无钴锂离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于：所述无钴锂离子电池层状正极材料采用高温烧结法合成；

所述高温烧结法包括，将原材料混合均匀，在空气或氧气气氛下，700-1100℃烧结3-24小时；

烧结完成后，以大于100℃/min的速率快速降温至室温，即获得所述无钴锂离子电池层状正极材料。

13.根据权利要求1-7任一项所述的无钴锂离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于：所述无钴锂离子电池层状正极材料采用微波烧结法合成；

所述微波烧结法包括，将原材料混合均匀，在300-2000瓦的微波功率下，处理3分钟至3小时。