[发明专利]一种正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种正极材料及其制备方法和应用。本发明第一方面提供一种正极材料，所述正极材料的化学式为Lisubgt;x/subgt;Nisubgt;y/subgt;Cosubgt;z/subgt;Asubgt;1‑y‑z/subgt;Osubgt;2/subgt;，0.9≤x≤1.1，0.6≤y≤1，0≤z≤0.4，A选自Mn、Al、W、B、F、P、Ti、V、Al、Ce、Zr、Mg、Y、Sr、Nb、Mo、Sb、Ta、Ge中的一种或多种；所述正极材料表面的LiCOsubgt;3/subgt;含量为400～1200ppm，LiOH含量为3000～4500ppm，正极材料的晶胞参数c为包括所述正极材料的电池在20％SOC下，所述正极材料的锂离子扩散系数D＞2.5*10supgt;‑13/supgt;cmsupgt;2/supgt;/S。本发明提供的正极材料有助于提高电池的容量和循环性能，避免出现产气性能恶化的问题。

技术领域

本发明涉及一种正极材料及其制备方法和应用，涉及电池技术领域。

背景技术

随着新能源产业的快速发展，新能源储能电池在整个新能源产业中占据重要地位。三元正极材料由于具有高功率密度和能量密度、优异的循环性能等突出优点而备受关注，使其成为工业上应用最广泛的二次电池正极材料之一。

随着三元材料中镍含量的升高，正极材料的比容量也升高，但是，随着镍含量的增加，相变逐渐严重，颗粒内部应力也在增高，颗粒开裂的风险也越大，同时，镍含量越高的三元材料，越容易与空气中的CO₂和H₂O发生反应生成Li₂CO₃和LiOH，造成材料表面残余碱含量过高，影响电池的循环性能。目前，可通过水洗工序来控制三元材料表面的碱量，但是水洗强度一旦过强，在洗去材料表面残碱的同时，也会破坏材料的晶体结构，使材料内部的结构锂析出，导致电池在放电过程中出现容量偏低、产气性能恶化等现象。

发明内容

本发明提供一种正极材料及其制备方法，该种正极材料有助于提高电池的容量和循环性能，避免出现产气性能恶化的问题。

本发明还提供一种包括上述正极材料的电池，具备较好的容量和循环性能。

本发明第一方面提供一种正极材料，所述正极材料的化学式为Li_xNi_yCo_zA_1-y-zO₂，0.9≤x≤1.1，0.6≤y≤1，0≤z≤0.4，A选自Mn、Al、W、B、F、P、Ti、V、Al、Ce、Zr、Mg、Y、Sr、Nb、Mo、Sb、Ta、Ge中的一种或多种；

所述正极材料表面的LiCO₃含量为400～1200ppm，LiOH含量为3000～4500ppm；

所述正极材料的晶胞参数c为

包括所述正极材料的电池在20％SOC下，所述正极材料的锂离子扩散系数D＞2.5*10^-13cm²/S。

如上述正极材料，所述正极材料的二次颗粒的裂纹长度不大于4μm；

在2K倍数下对所述正极材料进行EDS测试，根据EDS测试结果，在任意2μm*2μm范围内，掺杂元素A的质量均不大于总元素质量的30wt％。

如上述正极材料，所述正极材料包括基体颗粒以及包覆在所述基体颗粒表面的包覆层。

如上述正极材料，所述正极材料通过如下制备方法制备得到：

将氢氧化锂和第一添加剂混合得到第一混合物料；

将所述第一混合物料与前驱体混合得到第二混合物料；

对所述第二混合物料进行第一烧结处理，并对烧结产物依次进行退火处理、破碎处理、水洗处理和干燥处理，得到基体颗粒；