[发明专利]一种高电压锂离子电池无钴正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高电压锂离子电池无钴正极材料，其特征在于，所述正极材料是以单晶镍锰二元材料或单晶镍铝二元材料为基体，在基体外表面包覆有快离子导体层，所述快离子导体层材料选自Li₁₀GeP₂S₁₂、LiNbO₃、Li₃NbO₄、LiTaO₃、Li₇TaO₆、Li₂CsI₃中的一种或几种。

2.如权利要求1所述的高电压锂离子电池无钴正极材料，其特征在于，所述快离子导体层的重量占所述基体重量的1wt％～5wt％。

3.如权利要求1所述的高电压锂离子电池无钴正极材料，其特征在于，所述基体的分子式为LiNi_xM_yA_zO₂，其中，M为Mn或Al，掺杂元素A选自为Al、Zr、Mg、B、Na、K中一种或几种，且x、y、z的取值范围为：0.58≤x≤0.75，0.23≤y≤0.40，0.01≤z≤0.06。

4.如权利要求1-3中任一项所述的高电压锂离子电池无钴正极材料，其特征在于，所述高电压锂离子电池无钴正极材料的中值粒度D50为3.5μm～7.0μm，压实密度≥3.30g/cm³。

5.一种高电压锂离子电池无钴正极材料的制备方法，其特征在于，将单晶镍锰二元材料或单晶镍铝二元材料、快离子导体源材料与无水乙醇混合后进行湿磨，待无水乙醇湿磨挥发后，将所得的混合物进行烧结，破碎，得到高电压锂离子电池无钴正极材料；所述快离子导体源材料为Li₂S、P₂S₅和GeS₂，或者为LiOH和Nb₂O₅，或者为LiOH和Nb(OH)₅，或者为LiOH和Ta₂O₅，或者为LiOH、Cs₂O和I₂O₅。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述单晶镍锰二元材料或单晶镍铝二元材料是将单晶镍锰二元材料或单晶镍铝二元材料的前驱体、含A元素的掺杂剂、锂盐混合后经高温烧结、破碎得到的，A选自为Al、Zr、Mg、B、Na、K中一种或几种。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐中的锂元素与所述前驱体中的Ni、M、掺杂元素A的总和的摩尔比为1.02～1.10，M为Mn或Al。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烧结在空气气氛或氧气气氛中进行，所述烧结的温度为300℃～600℃，烧结的时间为8h～24h；所述高温烧结的温度为800℃～950℃，烧结的时间为8h～16h。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体主要由以下制备方法制备得到的：按照化学元素计量比，将镍盐溶液和M盐溶液混合得到混合溶液，然后将该混合溶液与NaOH溶液、氨水加入反应釜中，持续搅拌进行结晶反应，反应结束后离心、过滤、洗涤，得到二元材料前驱体。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述结晶反应时间为10h～70h，结晶反应过程中控制反应体系的pH值为7～12。