[发明专利]一种倍率型钴酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明属于电池领域，具体涉及一种倍率型钴酸锂正极材料，包括了表层和里层的钴酸锂两部分，分子式为LixCo(1‑y)MyO(2‑z)Az，其中0.90≤x≤1.10，0.001≤y≤0.020，0≤z≤0.02；里层的钴酸锂的晶粒尺寸为440‑540nm；表层的钴酸锂的晶粒尺寸为560‑720nm；表层的钴酸锂占正极材料总重的5‑50%；M为Al、Y、Mg、La、Nb、Zr、Ti、B、P、Se中的至少一种，所述元素A为S、F、N中的至少一种。该材料应用于锂离子电池中后在高温高电压情况下具有优异的容量保持率，同时，本发明还公开了该材料的制备方法以及一种锂离子电池。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种倍率型钴酸锂正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

正极材料采用核壳结构是非常常见的设计，可见如下对比文件：

D1：CN201911347332.6公开了一种高电压高倍率钴酸锂正极材料及其制备方法，钴酸锂材料表面导电氧化物的包覆在一定程度上阻止了钴酸锂本体材料和电解液的直接接触，抑制了电解液在高电压下的氧化的副反应，从而提升了钴酸锂界面在高电压下的稳定性，改善了材料的循环稳定性。此外，将钴酸锂材料表面通过导电氧化物进行包覆，颗粒表面形成的导电网络通过导电剂与集流体相连提升了钴酸锂颗粒表面的电子导电率，增加了电化学反应的活性面积，降低了其传荷阻抗，从而增加了充放电时的电化学反应活性；更重要的是，按特定比例得到的复合导电氧化物包覆层由于离子间化学键合力将导致这种复合包覆层具有更稳定的结构，有利于提升材料的倍率性能和稳定性。

D1所采用的方案是在钴酸锂的表面包覆由两种金属盐制成的包覆层，所述金属盐A为可溶性锌盐、锡盐、铟盐中的一种或多种；所述金属盐B为可溶性铝盐、氟盐、锡盐、 锑盐中的一种或多种。

其在高充放电倍率4C和8C的条件下，容量保持率为78%以上。

D2：CN201610381625.6公开了一种高倍率型钴酸锂正极材料，其包含有快离子导体LiαM′γOβ形成的多通道网状结构，其主要由钴酸锂组成，钴酸锂是以一次颗粒形式与快离子导体LiαM′γOβ熔融为一体并形成二次颗粒；且钴酸锂包埋在快离子导体LiαM′γOβ形成的多通道网状结构中；LiαM′γOβ中的元素M′为Ti、Zr、Y、V、Nb、Mo、Sn、In、La、W中的一种或多种，1≤α≤4，1≤γ≤5, 2≤β≤12。该钴酸锂正极材料主要是采用浸渍有M′的氢氧化物的氧化钴与锂源混合均匀后，在高温下置于空气气氛炉中通过烧结反应制备而成本发明的产品在锂离子电池充放电过程中，可极大地促进钴酸锂正极材料的锂离子电导率，提升材料的倍率性能。

D2所采用的方案是具有多通道网状结构的快离子导体LiαM′γOβ包覆。

其在50C的条件下，倍率保持率能够达到88%以上。

D3:CN201811637781.X 公开了一种高倍率型钴酸锂及其制备方法，包括以下步骤：一次混料：将四氧化三钴、碳酸锂、氯化钠和二氧化锰混合均匀，得到一次混合物料；一次烧结：将所述一次混合物料烧结后得到一次烧结钴酸锂；二次混料：将所述一次烧结钴酸锂与二氧化钛混合均匀，得到二次混合物料；二次烧结：将所述二次混合物料烧结后得到二次烧结钴酸锂，即高倍率型钴酸锂。

D3其采用二氧化钛包覆烧结。

其60C条件下容量保持率为88%以上。