[发明专利]一种无钴正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种无钴正极材料及其制备方法和应用。所述无钴正极材料包括无钴基体和包覆于无钴基体表面的包覆层；所述无钴基体包括无钴基体材料，所述无钴基体材料的化学式为LiNi_xMn_yO₂，0.45≤x≤0.95，0.05≤y≤0.55，x+y=1；所述包覆层包括LiTaSiO₅。本发明通过在无钴正极基体材料表面包覆LiTaSiO₅，降低了材料的表面阻抗，提高了其离子扩散，明显提升了其导电性，进而使得无钴正极材料的倍率性能得到了提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种无钴正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着新能源汽车行业的快速发展，对锂离子动力电池的要求越来越高。在锂离子电池的四大主材中，正极材料发挥着至关重要的作用。在当前的正极材料中，三元正极因具有较高的容量、电压、循环稳定性而得到广泛应用。然而，三元正极材料因具有一定量的钴元素而使其价格较高。因此，需要降低钴含量来减少正极材料的成本。无钴层状正极LiNi_xMn_1-xO₂因具有成本低的优势而得到关注。但无钴正极材料因为缺少钴而导致其导电性差、锂离子扩散慢。

CN108199027A公开了一种铌掺杂无钴镍基正极材料及其制备方法，属于锂离子电池技术领域，所述正极材料的分子式为Li[Ni_xMn_1-x]_1-yNb_yO₂,其中0.5≤x≤0.9，0＜y＜0.1；所述制备方法为：先分别制得镍、锰盐的混合溶液和碱与氨水的混合溶液，再制备前驱体Ni_xMn_1-x(OH)₂，然后将前驱体与锂的化合物、铌的化合物混合均匀，在高温下进行烧结，得到掺铌镍基正极材料。该文献中的方案提升了正极材料的循环稳定性及倍率性能，但倍率性能提升不明显。

CN112582594A公开一种无钴单晶正极材料及其制备方法和应用。该无钴单晶正极材料的制备方法，包括：将Ni-Mn基前驱体、锂源和掺杂剂M充分混合，随后经退火、冷却和粉碎过筛，得到掺杂型Ni-Mn基核层材料；将Ni-Al基前驱体、锂源和掺杂剂N充分混合，随后经退火、冷却和砂磨处理至纳米级，得到掺杂型Ni-Al基壳层材料；将掺杂型Ni-Mn基核层材料与掺杂型Ni-Al基壳层材料充分混合，随后经煅烧、冷却和过筛，得到掺杂型核壳结构无钴单晶正极材料。此方法工艺复杂，制备周期较长，对于无钴单晶正极材料的量化生产仍然具有一定的局限性。

因此，如何提升无钴正极材料的导电性，进而提升其电化学性能，其亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无钴正极材料及其制备方法和应用。本发明通过在无钴正极基体材料表面包覆LiTaSiO₅，降低了材料的表面阻抗，提高了其离子扩散，明显提升了其导电性，进而使得无钴正极材料的倍率性能得到了提升。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种无钴正极材料，所述无钴正极材料包括无钴基体和包覆于无钴基体表面的包覆层；所述无钴基体包括无钴基体材料，所述无钴基体材料的化学式为LiNi_xMn_yO₂，0.45≤x≤0.95，0.05≤y≤0.55，x+y=1；所述包覆层包括LiTaSiO₅。

例如，所述无钴基体材料的化学式中，x可以为0.45、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或0.95等，y可以为0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.55等。

本发明通过在无钴正极基体材料表面包覆LiTaSiO₅，降低了材料的表面阻抗，提高了其离子扩散，明显提升了其导电性，进而使得无钴正极材料的倍率性能得到了提升。