镍锰酸锂正极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115763778A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211337151.7C01G53/00(2006.01)(22)申请日2022.10.28(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)发明人武斌陈宇黄涛张宇李琮熙刘瑞严旭丰袁徐俊王尊志冯道言李建萍吴道斌(74)专利代理机构北京信远达知识产权代理有限公司11304专利代理师柳欣(51)Int.Cl.H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书11页附图9页(54)发明名称镍锰酸锂正极材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及镍锰酸锂正极材料及其制备方法，本发明的镍锰酸锂正极材料包括类十四面体结构。与现有技术相比，本发明提供的类十四面体形貌的镍锰酸锂可以减少应力集中效应，提高材料机械强度，减少电池制备过程中镍锰酸锂不必要的物理破坏，因此具有倍率性能好、机械强度高和循环性能好的特点。CN115763778ACN115763778A权利要求书1/1页1.镍锰酸锂正极材料，其特征在于，其包括类十四面体结构，I(111)+(222)/I(400)为2.3～2.7。2.根据权利要求1所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，类十四面体结构的四边形棱长为0.1～7μm；类十四面体结构的六边形棱长为0.1～11μm。3.根据权利要求1或2所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，在面压强度为150MPa下，所述镍锰酸锂正极材料颗粒耐压指数为0.85‑1.00；颗粒耐压指数为颗粒密度仪施加的面压强度下的粒度体积分布和0MPa下的粒度体积分布的比值。4.根据权利要求1或2所述的镍锰酸锂正极材料，其特征在于，其D50范围粒径为6～9μm；其比表面积为0.2～0.8g/cm2。5.一种如权利要求1～4任一项所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将镍锰氢氧化物、锂盐、锶盐和助熔剂混合，烧结，得到镍锰酸锂正极材料；所述锂盐中的锂、镍锰氢氧化物、锶盐和助熔剂的摩尔比为(0.5‑0.52):1:(0.01‑0.049)：(0.002‑0.02)。6.根据权利要求5所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为800～950℃，时间为6～20h。7.一种如权利要求1～4任一项所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将镍锰氢氧化物和锂盐混合，在950～1050℃的温度下烧结，得到镍锰酸锂正极材料；所述锂盐中的锂和镍锰氢氧化物的摩尔比为(0.5‑0.52):1。8.一种如权利要求1～4任一项所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将镍锰氢氧化物洗涤3次以上，然后与锂盐和助熔剂混合，烧结，得到镍锰酸锂正极材料；所述锂盐中的锂、镍锰氢氧化物和助熔剂的摩尔比为(0.5‑0.52):1:(0.002‑0.02)。9.根据权利要求8所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为800～950℃，时间为6～20h。10.根据权利要求5或8所述的镍锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述助熔剂为ⅤB族金属氧化物和/或ⅥB族金属氧化物。11.一种锂离子二次电池，其特征在于，包括权利要求1～4任一项所述的镍锰酸锂正极材料，所述电池的2C/0.1C倍率百分比≥96.8％。2CN115763778A说明书1/11页镍锰酸锂正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体地说，涉及镍锰酸锂正极材料及其制备方法。背景技术[0002]储能技术在缓解能源危机和环境污染方面发挥着重要作用。而锂离子电池作为一种高寿命、低自放电和少记忆效应的储能装置受到了广泛关注。锂离子电池已经应用到电动汽车、电动自行车、3C消费电子设备等。作为锂离子电池重要组成部分的正极材料，直接影响着电池的性能，因此开发高能量密度、高寿命的正极材料至关重要。[0003]相较于橄榄石结构的LiFePO4(495Wh/kg)、层状LiCoO4(518Wh/kg)和尖晶石锰酸锂(400Wh/kg)，尖晶石镍锰酸锂具有更高的能量密度(600Wh/kg)。此外，后者具有其他优点，如具备4.7V(vs.Li+/Li的高工作电压，高倍率性能，无姜泰勒效应，高电子和离子电导率，以上优点使其具有实际应用价值。[0004]虽然尖晶石镍锰酸锂具备三维锂离子扩散通道，但是不同晶面方向锂离子扩散速率有所差别。正八面体形貌晶石镍锰酸锂为(111)面主导的，其锂离子扩散速率不如(100)面。此外，正八面体形貌的镍锰酸锂受到外部机械应力时应力会集中于棱角处，极片过压