高镍正极材料、制备方法、正极片、电池和用电装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115881913A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202211557064.2H01M4/485(2010.01)(22)申请日2022.12.06H01M10/0525(2010.01)(71)申请人天津巴莫科技有限责任公司地址300348天津市新技术产业园区华苑产业区（环外）海泰大道8号(72)发明人于利梅徐宁吕菲付佳莉陈鹏辉(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606专利代理师王佩(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)C01G53/00(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)权利要求书2页说明书13页附图4页(54)发明名称高镍正极材料、制备方法、正极片、电池和用电装置(57)摘要本申请提供一种高镍正极材料、制备方法、正极片、电池和用电装置，属于锂离子电池正极材料技术领域。该高镍正极材料为空心结构，其包括正极材料基体和包覆在正极材料基体表面的包覆层；正极材料基体包括化学式为LiNixCoyMnzM1‑x‑y‑zO2的材料，其中，M包括Zr、Mg、Ti、Te、Sb、Ca、Si和W中的一种或多种，0.8≤x≤0.92，0.04≤y≤0.12，0.04≤z≤0.16，x+y+z＜1；包覆层的材料包括B、Al、Mg、Ti和W的氧化物中的一种或多种。上述高镍正极材料与传统的高镍正极材料相比具有较优异的倍率性能。CN115881913ACN115881913A权利要求书1/2页1.一种高镍正极材料，其特征在于，所述高镍正极材料为空心结构，所述高镍正极材料包括正极材料基体和包覆在所述正极材料基体表面的包覆层；所述正极材料基体包括化学式为LiNixCoyMnzM1‑x‑y‑zO2的材料，其中，M包括Zr、Mg、Ti、Te、Sb、Ca、Si和W中的一种或多种，0.8≤x≤0.92，0.04≤y≤0.12，0.04≤z≤0.16，x+y+z＜1；所述包覆层的材料包括B、Al、Mg、Ti和W的氧化物中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于，所述包覆层的材料包括B2O3、Al2O3、MgO、TiO2和WO3中的一种或多种。3.根据权利要求1～2任一项所述的高镍正极材料，其特征在于，所述高镍正极材料的平均粒度D50为3μm～5μm，比表面积为0.6m2/g～1m2/g。4.如权利要求1～3任一项所述的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将镍盐、钴盐和锰盐的混合金属盐溶液、掺杂元素盐溶液和溶剂混合后，再与表面活性剂混合，得到混合溶液；所述掺杂元素盐溶液的掺杂元素包括Zr、Mg、Ti、Te、Sb、Ca、Si和W中的一种或多种；S2.将所述混合溶液、络合剂和沉淀剂在反应釜中进行共沉淀反应，所述反应釜使用惰性气氛进行保护，待反应完成后分离出沉淀物，依次进行洗涤和干燥处理，得到前驱体；S3.将所述前驱体与锂盐混合，在含氧气的气氛中进行第一焙烧处理，解聚分散后得到所述正极材料基体；S4.将所述正极材料基体与包覆剂混合，在氧气气氛下进行第二焙烧处理，形成所述包覆层，得到所述高镍正极材料；所述包覆剂包括B、Al、Mg、Ti和W的氧化物中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体的平均粒度D50为3μm～5μm，比表面积为5m2/g～40m2/g。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述共沉淀反应包括进行成核反应的成核阶段，所述成核反应时间为20min～80min。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下特征(1)～(17)中至少一个：(1)步骤S1中所述掺杂元素盐溶液包括硝酸盐溶液、硫酸盐溶液、碳酸盐溶液和磷酸盐溶液中的一种或多种；(2)所述掺杂元素盐溶液的浓度为0.2mol/L～3mol/L；(3)步骤S1中所述镍盐、钴盐、锰盐各自独立地包括硝酸盐、硫酸盐和磷酸盐中的一种或多种；(4)步骤S1中所述混合金属盐溶液中镍盐、钴盐和锰盐的浓度各自独立地为0.2mol/L～5mol/L；(5)步骤S1中所述溶剂包括水、无水乙醇和乙二醇中的一种或多种；(6)步骤S1中所述表面活性剂包括聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚乙二醇800、聚乙二醇1000和聚乙二醇5000中的一种或多种；(7)步骤S2中所述络合剂包括硫酸铵和氨水中的一种或多种；(8)步骤S2中所述络合剂的浓度为2mol/L～6mol/L；2CN115881913A权利要求书2/2页(9)步骤S2中所述沉淀剂包括氢氧化钠溶液；(10)步骤S2中所述沉淀剂的浓度为2mol/L～6mol/L；(11)步骤S2中所述混合溶液的流量为