[发明专利]一种锂离子电池高镍正极材料及制法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池高镍正极材料及制法和应用。其含有化学式Li_1+aNi_bMn_cA_dO₂所示组成的元素，其中：0.01≤a≤0.24，0.79＜b≤0.96，0.01＜c≤0.20，0＜d≤0.06；A选自Mn、Co、Al、Zr、Y、Rb、Cs、W、Ce、Mo、Ba、Ti、Mg、Ta、Nb、Ca、V、Sc、Sr和B元素中的任意一种或两种及以上或选自含有Ti、Al、Mg、Zr、La和Li元素中至少一种元素的含磷化合物。本发明的锂离子电池高镍正极材料具有较好的循环性能、较高的容量，同时电池循环过程中阻抗的增加相对较小。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种锂离子电池高镍正极材料及制法和应用。

背景技术

2019年新能源市场迎来了剧烈的变化，电动汽车的日益增长，使得对锂离子电池能量密度及性价比的需求不断增加。其中锂钴镍锰系三元正极材料中钴为稀缺资源、价格高，为提高性价比的同时追求高能量密度，适当的提高镍或锰元素的含量，从而减少钴的用量。其中提高镍的含量可以提供高容量电池，但镍含量的增加，材料的结构不稳定，溶液与电解质溶液发生反应，且由于充放电的重复进行，在正极材料中产生裂纹，使锂离子电池的循环寿命恶化，阻抗升高，容量降低。因此亟需开发新的材料或寻找新的材料来取代稀缺资源钴或者降低材料中钴的用量。

中国专利CN102280636A公开了一种正极活性材料、其制备方法及包括其的可充电锂电池，该可充电锂电池的正极活性材料通过采用共沉淀法制备前驱体，然后与锂源混合烧结处理得到，该材料包括孔隙，孔隙具有大约10nm至大约60nm的平均直径，且该材料的孔隙率为大约0.5％至大约20％，该材料具有良好的颗粒强度，从而防止或减少在挤压之后破碎的出现，该材料倾向于不与电解质反应，并表现出良好的热稳定性，从而提供高容量可充电锂电池。但该材料化学式Li_aNi_xCo_yMn_zM_kO₂，其中0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25,0.15＜z≤0.35，该材料的钴含量偏高，容量不够，性价比不能满足要求。

中国专利CN108123119A公开了用于锂二次电池的基于镍的活性材料、其制备方法和包括含其的正极的锂二次电池，该专利报道了通过采用在氧气气氛下，先低温处理锂前体和金属氢氧化物的混合物，再在高温下热处理，得到基于镍的活性材料，该材料可包括二次粒子，所述二次粒子包括至少两个板状一次粒子的附聚物，其中所述二次粒子的至少部分具有其中所述板状一次粒子径向排布的结构，和所述二次粒子的外部的孔隙率大于所述二次粒子的内部的孔隙率的材料，但该专利并未指明改善了什么方面的问题。

中国专利CN1856890公开了用于锂二次电池正极材料的锂复合氧化物颗粒、使用该颗粒的锂二次电池正极以及锂二次电池，该专利报道了一种锂二次电池电极材料的锂复合氧化物颗粒，能够增强电池的低温负荷特性并且还可以增强制造正极时的涂布性。该材料在根据水银压入法的测定中，要满足下列条件(A)并同时满足下列条件(B)和(C)中的至少一个条件。条件(A)：在水银压入曲线上，压力从50MPa增至150MPa时水银的压入量小于或等于0.02cm3/g。条件(B)：在水银压入曲线上，压力从从50MPa增至150MPa时水银的压入量大于或等于0.01cm3/g。条件(C)：平均孔隙半径为10nm-100nm，且孔隙尺寸分布曲线具有峰顶位于0.5μm-50μm的孔隙半径处的主峰，以及峰顶位于80nm-300nm的孔隙半径处的亚峰。该专利主要解决了低温性能，但未能兼顾高温性能。