一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116014103A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310002191.4(22)申请日2023.01.03(71)申请人宁波容百新能源科技股份有限公司地址315402浙江省宁波市余姚市谭家岭东路39号(72)发明人孙国征于建袁徐俊王尊志戚洪亮(74)专利代理机构北京信远达知识产权代理有限公司11304专利代理师薛晨光(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)C01G53/00(2006.01)C01B35/12(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图3页(54)发明名称一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种高镍三元正极材料，包括核芯与包覆层，所述核芯的结构为内部有序、外层无序的晶须排列，所述核芯的外层还掺杂有添加剂，所述添加剂中的掺杂元素的离子半径为80*10‑12～120*10‑12m。本发明提供的高镍三元正极材料具有内部有序，外部无序的核芯，保障锂离子扩散的同时提高了颗粒强度，同时通过引入半径适中的离子掺杂改善表面强度，作为支撑结构有效提高了三元正极材料的颗粒强度，有效改善正极材料的循环、产气等综合性能，且制备方法简单，有利于快速商业化。CN116014103ACN116014103A权利要求书1/1页1.一种高镍三元正极材料，其特征在于，包括核芯与包覆层，所述核芯的结构为内部有序、外层无序的晶须排列，所述核芯的外层还掺杂有添加剂，所述添加剂中的掺杂元素的离子半径为80*10‑12～120*10‑12m。2.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述掺杂元素选自Y3+，Ce3+，Sr2+中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述包覆层为硼酸锂。4.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述高镍三元正极材料的通式为LiNixCoyA1‑x‑yO2，其中：0.6≦x≦1，0≦y≦0.4，A为Mn、Al、Y、Ce、Sr中的至少一种元素。5.一种如权利要求1～4任意一项所述的高镍三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)在保护气氛条件下，将镍源化合物和其他金属源化合物、沉淀剂和水混合，然后加入络合剂，在加热、pH为11～12、氨值为2.5～3.2g/L的条件下初步成核，得到晶须排列有序的前驱体核芯内部结构；接着，调整pH为9～11，氨值为3.2～3.8g/L的条件下继续成核，得到内部有序、外层无序的晶须排列结构的前驱体；B)将所述前驱体、锂源化合物以及添加剂混合后预烧结，然后进行烧结，得到三元正极材料核芯；C)将所述三元正极材料核芯与包覆剂混合进行烧结，得到高镍三元正极材料。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述镍源化合物选自硫酸镍、氯化镍、硝酸镍中的一种或多种；所述其他金属源化合物选自钴源化合物、锰源化合物中的一种或多种；所述钴源化合物选自硫酸钴、氯化钴、硝酸钴中的一种或多种；所述锰源化合物选自硫酸锰、氯化锰、硝酸锰中的一种或多种；所述沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾中的一种或多种；所述络合剂选自氨水。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述初步成核的粒径为2～5μm，所述前驱体的粒径为9～15μm。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤B)中，所述锂源化合物选自氢氧化锂、碳酸锂中的一种或多种；所述添加剂选自CeO2、Y2O3、SrO、CeF3、Y(OH)3、Sr(OH)2、Ce(OH)4中的一种或多种；所述烧结的升温速率为1～3℃/min，温度为700～850℃，时间为8～14h。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，所述包覆剂选自H3BO3、LiBO2、Li2B4O7、Li3BO3中的一种或多种；所述烧结的升温速率为1～3℃/min，温度为260～360℃，时间为8～14h。10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求1～4任意一项所述的高镍三元正极材料。2CN116014103A说明书1/9页一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]当前，高镍三元锂离子电池作为目前具有高能量密度、无记忆效应的、工作电压平台高的优异性能的绿色电池，受到越多越广泛的关注，正极材料是锂离子电池的重要组成部分，制备出安全性能高，比容量高，循环性能稳定的正极材料对于锂离子电池的发展应用有着重要影响。但是，高镍三元材料虽然拥有较高的容量，但是高镍三元材料由于稳定结构的Co、Mn等元素少，在循环过程中，由于内部收缩膨胀，应力容易集中，颗粒在辊压和循环过程中容易从颗粒表面开始出