[发明专利]高峰强比的正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，公开了高峰强比的正极材料及其制备方法和应用，该正极材料的通式为LiNi_1‑x‑yCo_xMn_yM_aN_bO₂，其中0≤x≤0.5，0≤y≤0.6，a0，b0，且0.002≤a+b≤0.04；M为Ni、Co、Mn、Zr、Nb、Sb、Y、Mo、P、S或B中的至少两种；N为Al、Mg、Ti、Si、La、Ga、Sr、Co、Mn中的至少一种。本发明的正极材料的峰强比大于1.8，Li/Ni混排小于3％，而高的(003)/(104)峰强比(峰强比大于1.8)意味着阳离子混排的急剧降低，从而带来正极材料克容量与动力学性能的显著提升。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及高峰强比的正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

在层状R-3m正极材料LiMO₂中，过渡金属离子通常占据八面体的3a位置，Li离子占据八面体的3b位置，但由于过渡金属中的Ni²⁺与Li⁺的离子半径相近，导致Ni²⁺与Li⁺相互占据对方位点的情况，即发生锂镍混排。正极材料中锂镍混排程度过高会造成锂离子脱嵌的通道阻塞，从而导致材料克容量的显著降低。

通常，层状正极材料的(003)与(104)的峰强比可以定性的判断层状正极材料中锂镍混排的程度。当I(003)/I(104)峰强比大于1.2，则表明层状正极材料具有良好的层状结构，阳离子混排程度较低；而当I(003)/I(104)峰强比小于1.2，则表明层状正极材料中阳离子混排程度较高，材料的锂离子的脱嵌受阻，克容量将明显降低，从而降低电池材料的能量密度，因此制备出低阳离子混排的正极材料一直是高性能锂离子电池追求的目标。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高峰强比的正极材料及其制备方法和应用，该正极材料具备高峰强比，改善了正极材料中的阳离子混排，从而提高克容量与动力学性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种正极材料，其通式为LiNi_1-x-yCo_xMn_yM_aN_bO₂，其中0≤x≤0.5，0≤y≤0.6，a0，b0，且0.002≤a+b≤0.04，所述M为Ni、Co、Mn、Zr、Nb、Sb、Y、Mo、P、S或B中的至少两种；所述N为Al、Mg、Ti、Si、La、Ga、Sr、Co、Mn中的至少一种。

优选地，所述x的取值范围为0≤x≤0.3，y的取值范围为0≤y≤0.5。

优选地，所述M为Ni、Zr、Nb、Sb、Y、Mo、P或B中的至少两种；所述N为Al、Mg、Ti、Si、Ga、Sr、Co中的至少一种。

优选地，所述LiNi_1-x-yCo_xMn_yM_aN_bO₂的(003)衍射峰与(104)衍射峰的强度比大于1.8。

进一步优选地，所述LiNi_1-x-yCo_xMn_yM_aN_bO₂的(003)衍射峰与(104)衍射峰的强度比大于2小于10。