[发明专利]一种无钴的镍锰正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电池材料技术领域，公开了一种无钴层状的镍锰正极材料及其制备方法和应用，该无钴层状的镍锰正极材料的化学式为Li_aNi_xMn_yMe_zO₂@M_b，Me为Zr、Al、W、Sr、Ti或Mg中的至少一种；M为Al₂O₃、CeO₂、TiO₂、Yb₂O₃、Nb₂O₅、La₂O₃、WO₃、钛溶胶、铝溶胶、钛铝溶胶、异丙醇铝、钛酸丁酯、磷酸氢二铝或钨酸锂中的至少一种。本发明通过金属氧化物包覆后高温烧结达到浅层包覆，材料浅层包覆有利于阻止材料在循环过程中由于充放电过程材料结构变化和内部应力变化产生的微裂纹扩张。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种无钴的镍锰正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

目前市场上能量密度较高的正极材料为镍钴锰三元正极材料，但是由于镍钴锰三元正极材料中含有钴元素，而钴属于稀缺资源，钴价格呈现出增长趋势，这就使得正极材料的价格随着钴含量发生较大波动，故开发无钴正极材料便成为今后的一种趋势，可降低正极材料由于钴的价格造成成本高的问题，其次市场上对于层状镍锰正极材料的报道较少，尤其是中低镍含量无钴正极材料。

因此，亟需研发一种镍含量相对较低的层状无钴正极材料。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种无钴的镍锰正极材料及其制备方法和应用，将正极材料的镍含量做的相对较低，以及通过掺杂高价态金属元素改变正极材料中部分元素价态，可以稳定三元正极材料晶体结构，让锂离子脱出和嵌入，使得能垒降低，使正极材料中存在较多的电子空位，提升正极材料容量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无钴层状的镍锰正极材料，所述无钴层状的镍锰正极材料的化学式为Li_aNi_xMn_yMe_zO₂@M_b，所述Me为Zr、Al、W、Sr、Ti或Mg中的至少一种；所述M为 Al₂O₃、CeO₂、TiO₂、Yb₂O₃、Nb₂O₅、La₂O₃、WO₃、钛溶胶、铝溶胶、钛铝溶胶、异丙醇铝、钛酸丁酯、磷酸氢二铝或钨酸锂中的至少一种，其中0.9≤a≤1.10，0.50≤x≤0.70， 0.50≤y≤0.30，0.001≤z≤0.009，0.001≤b≤0.005。

优选地，所述无钴层状的镍锰正极材料的比表面积为0.4～0.9m²/g，粒度D50为3.0～5.0μm。

一种无钴层状的镍锰正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镍盐与锰盐配置成A溶液，再滴加氢氧化钠与氨水的混合液，搅拌反应，洗涤，烘干，即得镍锰氢氧化物前驱体Ni_xMn_y(OH)₂；

(2)将所述镍锰氢氧化物前驱体Ni_xMn_y(OH)₂与锂源、掺杂剂混合，进行第一次烧结，粉碎后得到无钴的镍锰正极材料Li_aNi_xMn_yMe_zO₂；