[发明专利]一种高温性能稳定的镍正极材料及制备方法、锂电池正极片和锂电池

说明书

本发明涉及锂电池及锂电池镍正极材料技术领域，针对镍正极材料由于含有碳酸锂等而影响高温稳定性的问题，公开一种高温性能稳定的镍正极材料，该镍正极材料内部碳酸锂浓度≤400ppm，通过控制镍正极材料的前驱体的比表面积和一次煅烧的温度实现。本发明的高镍三元正极材料，更关注镍正极材料内部的碳酸锂含量。镍正极材料内部隐藏碳酸锂含量较低，可以有效提升镍正极材料以及制备的锂电池高温存放后的稳定性以及高温下循环工作的稳定性。

技术领域

本发明涉及锂电池及锂电池镍正极材料技术领域，具体涉及一种高温性能稳定的镍正极材料及制备方法、锂电池正极片和锂电池。

背景技术

随着高能量密度锂离子电池需求的不断上涨，高镍三元材料由于其高容量及较低原材料成本得到广泛关注。但是高镍三元正极材料的高温稳定性能，包括高温循环性能和高温存放性能比较低，这主要是因为高镍三元正极材料在空气中稳定性非常低，容易分解产生氢氧化锂、碳酸锂等杂质，即残锂。而碳酸锂等在电池循环过程中尤其是高温条件下产气，严重影响材料和电池的循环及存储性能。另外正极片的高压实制备也容易导致高镍三元正极材料二次颗粒部分开裂或破碎，碳酸锂在锂电池高温循环及存储过程中产生的气体会进一步诱发颗粒破碎，从而导致电池容量衰减，因此控制镍正极材料的残锂含量对于维持锂电池的高温性能具有重要意义。中国专利CN106770244A公开了通过酸碱中和滴定法来检测表面碳酸锂的含量，从而评估材料的稳定性，但是该专利文件没有给出如何获得高温稳定性的高镍正极材料的教导。

发明内容

针对镍正极材料由于含有碳酸锂等而影响高温稳定性的问题，本发明的目的在于提供一种高温性能稳定的镍正极材料，以提高高镍正极材料制备的锂电池的高温稳定性。

本发明的另一目的在于提供上述高温性能稳定的镍正极材料的制备方法。

本发明的再一目的还在于提供使用上述镍正极材料的锂电池正极片以及锂电池。

本发明提供如下的技术方案：

一种高温性能稳定的镍正极材料，镍正极材料的通式为：

Li_1+a(Ni_xMn_yCo_zA_b)_1-aO₂，其中：

0.5x≤0.9、0.1z≤0.2且x+y+z＝1，

0b≤0.01，

A为高镍三元正极掺杂元素，

0.01≤a≤0.2，

以含碳量表示，所述镍正极材料内部的碳酸锂浓度≤400ppm。

目前针对镍正极材料中残锂的研究主要聚集在表面碳酸锂上，对内部碳酸锂含量的控制研究较少。而发明人的研究发现，与表面碳酸锂相比，内部碳酸锂含量将会更加明显的影响锂离子电池的高温稳定性及循环稳定性。因此本申请技术方案中提供的镍正极材料重点控制内部碳酸锂的浓度，将内部碳酸锂的质量含量控制在400ppm以下将显著的提升锂电池的高温性能，尤其是软包锂离子电池的高温性能。高温循环或存放后，锂离子电池如软包锂离子电池将保持更高的容量保持率和容量恢复率，且锂电池循环性能得到提升。

作为本发明的优选，A为Al、Mg、Zr和Ti中的至少一种。

上述高温性能稳定的镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按量取镍正极材料的前驱体Ni_xMn_yCo_zOOH与LiOH·2H₂O，高速混合得到混合物，其中前驱体Ni_xMn_yCo_zOOH的比表面积≤25m²/g；