[发明专利]一种无钴正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种无钴正极材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将锂源和无钴前驱体混合，经烧结处理得到第一基体材料；(2)使用碱液对步骤(1)得到的第一基体材料进行水洗，得到第二基体材料；(3)对步骤(2)得到的第二基体材料进行包覆处理，得到所述无钴正极材料。本发明通过碱液水洗工艺，控制碱液浓度，制得材料的循环和容量均有所提高，通过在基体材料表面设置包覆层，可以修复基体材料被水洗破坏的表面，可以提高材料的循环性能，进而提高制得电池的容量保持率。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种无钴正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着环境的持续恶化，以及化石燃料的逐渐匮乏，人类对能源的需求更多向清洁化、便携化发展。由于锂离子二次电池无污染，储能大，易携带的优点，其被广泛应用于手机电池、计算机、摄像机等3C设备之中。随着技术的发展，高能量密度的锂离子电池越来越广泛地应用在混合式动力汽车，甚至纯电动汽车，为人们的出行提供动力。

镍锰钴酸锂三元正极材料具有能量密度大，循环性能好，安全环保等优点，是目前电池正极材料研究的一个重要方向。然而由于钴资源储存较少，造成了钴价格较贵，同时易被操控价格，且钴对环境污染较大。因此，无钴镍锰酸锂材料的开发在控制成本，增强市场耐受性方面有着巨大的优势。

无钴镍锰酸锂材料中镍主要起到增加比容量，锰主要起到稳定材料骨架的作用。随着人们对高续航电动汽车需求的增大，无钴镍锰酸锂材料的开发逐渐向中高镍方向发展。

目前，无钴高镍材料普通水洗的方法虽然能够将材料表面的残余碱降低到一个较低的数值，但是往往不能对残余碱含量进行精准地控制，导致包覆二烧过程中材料表面没有足够的残余碱对水洗后的材料表面进行修复，同时由于残碱量降低，金属氧化物包覆剂和材料表面碱性物质的化学作用受限，影响包覆效果。

CN111916697A公开了一种无钴正极材料及其制备方法以及锂离子电池正极和锂电池。所述正极材料包括核以及包覆所述核的壳，所述核为无钴正极材料，所述核的化学式为LiNi_xMn_yO₂，其中，0.55≤x≤0.95，0.05≤y≤0.45，所述壳为包覆剂和碳。其所述方法能够提高无钴正极材料包覆过程中的分散性，同时能够提高无钴正极材料的导电性，但是其材料表面的残碱量较低，包覆效果较差。

CN112186158A公开了一种正极复合材料，所述正极复合材料包括无钴正极材料及形成在其表面的复合碳包覆层，其所述无钴正极材料的粒径为3～5μm，粒径在该范围内的无钴正极材料更利于复合碳进行包覆。复合碳中选择石墨烯，能够有效提高无钴正极材料的离子电导率，正极复合材料还能有效隔离电解液，减少副反应的发生，提高了材料的首次充放电容量。但是其所述材料表面残碱量过高，涂覆效果较差。

上述方案所述无钴正极材料存在有残碱量过高或过低的问题，因此，开发一种可以控制无钴材料表面残碱量同时保证材料的电性能的制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无钴正极材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将锂源和无钴前驱体混合，经烧结处理得到第一基体材料；(2)使用碱液对步骤(1)得到的第一基体材料进行水洗，得到第二基体材料；(3)对步骤(2)得到的第二基体材料进行包覆处理，得到所述无钴正极材料。本发明通过碱液水洗工艺，控制碱液浓度，制得材料的循环和容量均有所提高，通过在基体材料表面设置包覆层，可以修复基体材料被水洗破坏的表面，可以提高材料的循环性能，进而提高制得电池的容量保持率。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种无钴正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将锂源和无钴前驱体混合，经烧结处理得到第一基体材料；