三元正极材料、其制造方法以及使用其的二次电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115832268A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202210269050.4(22)申请日2022.03.18(71)申请人宁德时代新能源科技股份有限公司地址352100福建省宁德市蕉城区漳湾镇新港路2号(72)发明人陈祥斌林宇倩高凯来佑磊(74)专利代理机构北京尚诚知识产权代理有限公司11322专利代理师杨琦陈明霞(51)Int.Cl.H01M4/38(2006.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书17页附图4页(54)发明名称三元正极材料、其制造方法以及使用其的二次电池(57)摘要本申请提供了一种三元正极材料、其制造方法以及使用该三元正极材料的二次电池。该三元正极材料为多晶镍钴锰系正极材料，包括由一次颗粒组成的二次颗粒，其中二次颗粒呈核壳结构，其核部由呈放射状排列径向长条生长的一次颗粒构成，壳部由无序排列的一次颗粒构成。通过这样的构成，能够提高锂离子的传输效率，并保证材料的稳定性，从而能够在保证二次电池的容量保持率的前提下进一步提高二次电池的比容量。CN115832268ACN115832268A权利要求书1/2页1.一种三元正极材料，其中，所述三元正极材料为多晶镍钴锰系正极材料，所述三元正极材料包括由一次颗粒组成的二次颗粒，所述二次颗粒呈核壳结构，其核部由呈长条放射状生长的一次颗粒构成，壳部由无序排列的一次颗粒构成。2.根据权利要求1所述的三元正极材料，其中，所述核部包含选自硼或磷中的至少一种元素，可选为包含硼元素。3.根据权利要求2所述的三元正极材料，其中，所述选自硼或磷中的至少一种元素在所述核部中的掺杂浓度为100‑10000ppm，可选为500‑3000ppm。4.根据权利要求1‑3中任一项所述的三元正极材料，其中，所述壳部包含选自锆、钛、铝中的至少一种元素，可选为包含锆元素。5.根据权利要求4所述的三元正极材料，其中，所述选自锆、钛、铝中的至少一种元素在所述壳部中的掺杂浓度为200‑10000ppm，可选为1000‑5000ppm。6.根据权利要求1‑5中任一项所述的三元正极材料，其中，所述核部的平均直径为3‑15μm。7.根据权利要求1‑6中任一项所述的三元正极材料，其中，所述壳部的平均厚度为0.5μm以上。8.根据权利要求1‑7中任一项所述的三元正极材料，其中，所述三元正极材料的二次颗粒的平均粒径为3.5‑18μm。9.一种三元正极材料的制造方法，其中，所述三元正极材料为镍钴锰系正极材料，所述制造方法包括以下步骤：步骤一：将镍盐、钴盐、锰盐和水混合配置成第一混合溶液；步骤二：分别配置第二溶液和第三溶液，其中所述第二溶液含有硼元素和/或磷元素；所述第三溶液含有选自锆元素、钛元素、铝元素中的至少一种元素，步骤三：向反应釜中连续供给第一混合溶液和第二溶液以及沉淀剂和/或络合剂，控制反应釜中的温度进行反应得到第一前驱体产物；步骤四：将步骤三中的所述第二溶液的供给源切换为第三溶液的供给源，向反应釜中连续供给第一混合溶液和第三溶液以及沉淀剂和/或络合剂，继续进行反应而得到第二前驱体产物；步骤五：将包含所述第二前驱体产物的沉淀物陈化、洗涤、固液分离，得到经掺杂的镍钴锰前驱体；步骤六：将所述经掺杂的镍钴锰前驱体与锂源混合均匀后在氧气气氛下进行高温焙烧，得到三元正极材料。10.如权利要求9所述的三元正极材料的制造方法，其中，所述步骤三中，控制反应时间使得所述第一前驱体产物中颗粒的平均粒径3‑15μm。11.如权利要求9或10所述的三元正极材料的制造方法，其中，2CN115832268A权利要求书2/2页所述步骤四中，控制反应时间使得所述第二前驱体产物中颗粒的平均粒径3.5‑18μm。12.如权利要求9‑11所述的三元正极材料的制造方法，其中，所述步骤三中，控制所述第一混合溶液与所述第二溶液的供给速度，使得所供给的所述第二溶液中硼元素和/或磷元素的总含量与所述第一混合溶液中的镍、钴、锰元素的总含量的摩尔比为1:100‑1:1000；所述步骤四中，控制所述第一混合溶液与所述第三溶液的供给速度，使得所供给的所述第三溶液中锆元素和/或钛元素和/或铝元素的总含量与所述第一混合溶液中的镍、钴、锰元素的总含量的摩尔比为1:100‑1:1000。13.如权利要求9‑12中任一项所述的三元正极材料的制造方法，其中，所述步骤三和所述步骤四中，反应釜中的温度控制为50‑70℃。14.如权利要求9‑13中任一项所述的三元正极材料的制造方法，其中，所述步骤六中，焙烧温度为700‑1000℃。15.如权利要求9‑14中任一项所述的三元正极材料的制造方法，其中，所述镍盐、钴盐、锰盐分别为选自硫酸盐、硝酸盐