[发明专利]无钴高镍正极材料及其制备方法、锂离子电池正极及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种无钴高镍正极材料及其制备方法、锂离子电池正极及锂离子电池。该无钴高镍正极材料包括：无钴高镍基体材料和包覆于无钴高镍基体材料的包覆层，无钴高镍基体材料的化学式为Lisubgt;m/subgt;Nisubgt;x/subgt;Mnsubgt;y/subgt;Osubgt;2/subgt;，其中，0.2≤m≤0.8，0.4≤x≤0.95，0.05≤y≤0.6，包覆层为TiBsubgt;z/subgt;Osubgt;1‑z/subgt;，0.2≤z≤0.8。通过包覆层TiBsubgt;z/subgt;Osubgt;1‑z/subgt;修饰得到的无钴高镍正极材料具有良好的耐酸性、耐磨性、高机械强度和优良的导电性，且将该无钴高镍正极材料用于锂离子电池时，极大地提高了锂离子电池的高温循环性能、容量和首效。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种无钴高镍正极材料及其制备方法、锂离子电池正极及锂离子电池。

背景技术

近年来，动力电池市场的发展进入快车道，人们迫切需求一种成本低、高能量密度、高循环性能和高安全性的正极材料。目前，市面上的正极材料LiCoO₂和三元材料(NCM)均不能够同时满足以上条件，主要原因是钴元素的价格持续走高，同时钴也是一种非环境友好型元素。且NCM中充放电过程中Ni²⁺和Li⁺的混排造成其循环稳定性差，但值得注意的是，具有相同Ni含量的无钴高镍正极材料(NM)和NCM正极在0.1C时放电容量相当，与此同时，NM相对于NCM表现出更好的循环稳定性和热稳定性。

尽管钴元素的去除导致NM比NCM价格低，使得NM表现出强大的应用前景，但是NM在循环过程中存在一定的氧流失，从而造成严重的产气问题，进而使其循环稳定性较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无钴高镍正极材料及其制备方法、锂离子电池正极及锂离子电池，以解决现有技术中无钴高镍正极材料的循环稳定性较差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无钴高镍正极材料，该无钴高镍正极材料包括：无钴高镍基体材料和包覆于无钴高镍基体材料的包覆层，无钴高镍基体材料的化学式为Li_mNi_xMn_yO₂，其中，0.2≤m≤0.8，0.4≤x≤0.95，0.05≤y≤0.6，包覆层为TiB_zO_1-z，0.2≤z≤0.8。

进一步地，上述包覆层的质量为无钴高镍基体材料的0.2～0.5％。

进一步地，上述无钴高镍正极材料的D50为1～5μm，优选无钴高镍正极材料的比表面积为0.3～1.5m²/g。

根据本发明的另一个方面，提供了一种上述无钴高镍正极材料的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将无钴高镍基体材料和包覆剂进行混合，得到混合物；步骤S2，将混合物进行煅烧，得到无钴高镍正极材料，包覆剂为TiB_zO_1-z固溶体颗粒。

进一步地，上述TiB_zO_1-z固溶体颗粒的D50为10～100nm。

进一步地，上述煅烧的温度为300～900℃，优选以3～5℃/min的升温速度升温到300～900℃，优选上述煅烧的时间为6～12h。

进一步地，上述制备方法还包括包覆剂的制备过程，该制备过程包括：将钛源和硼源通过高温固相反应法反应，得到TiB_zO_1-z固溶体颗粒；钛源为TiO₂，硼源为TiB或H₃BO₃，优选钛源与硼源的摩尔比为0.5～1：1，优选高温固相反应法的反应温度为1000～1800℃，优选高温固相反应法反应的时间为12～24h。