高镍三元正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111422916A(43)申请公布日2020.07.17(21)申请号201911199279.X(22)申请日2019.11.29(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区华城中路168号(72)发明人楚志颖崔军燕陈修好李嘉俊(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人肖阳(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书10页附图1页(54)发明名称高镍三元正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了高镍三元正极材料及其制备方法和应用，该方法包括：将高镍三元前驱体与锂源、掺杂剂混合后进行煅烧，以便得到高镍三元材料；将所述高镍三元材料进行水洗，过滤及干燥后得到高比表面积粉料；将所述高比表面积粉料与包覆剂混合，以便得到混合物；将所述混合物按照空隙率为40％-60％分布于烧结体中后送至烧结炉，并在氧气气氛下烧结，冷却后得到高镍三元正极材料。该方法通过控制送至烧结炉中烧结容器中混合物的空隙率，显著降低了高镍三元材料的比表面积，有利于拓宽包覆剂的选择空间，且给高镍三元正极材料理化性能及电化学性能提供了更多的改善空间。CN111422916ACN111422916A权利要求书1/1页1.一种制备高镍三元正极材料的方法，其特征在于，包括：将高镍三元前驱体与锂源、掺杂剂混合后进行煅烧，以便得到高镍三元材料；将所述高镍三元材料进行水洗，过滤及干燥后得到高比表面积粉料；将所述高比表面积粉料与包覆剂混合，以便得到混合物；将所述混合物按照空隙率为40％-60％分布于烧结容器中后送至烧结炉，并在氧气气氛下烧结，冷却后得到高镍三元正极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂中的至少之一；任选的，所述掺杂剂选自Zr、Ti的氢氧化物或氧化物中的至少之一；任选的，所述煅烧的温度为700-900℃，时间为5-15h；任选的，所述高镍三元材料为LiaNixCoyMnzO2，其中0.98≤a≤1.04，0.6≤x≤0.9，0.05≤y≤0.35，0.05≤z≤0.35，x+y+z＝1；任选的，所述高镍三元材料中镍的含量不小于60％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高镍三元材料与水的固液比为0.5-2：1，水洗时间为5-20min；任选的，所述干燥为真空干燥。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合物中所述包覆剂的含量为200-2000ppm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空隙率为40％-50％；任选的，所述空隙率为45％-50％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结容器中混合物的体积不小于所述烧结容器容量的15％，优选15％-50％。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结炉为箱式气氛炉或隧道炉；任选的，所述氧气的流量为5-15L/min；任选的，所述烧结时升温速率为2-4℃/min；任选的，所述烧结时保温温度为300-600℃，时间为5-10h；任选的，所述冷却为在氧气气氛下随炉冷却。8.一种高镍三元正极材料，其特征在于，所述高镍三元正极材料是采用权利要求1-7中的任一项所述的方法制备得到的。9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池具有权利要求8所述的高镍三元正极材料。10.一种汽车，其特征在于，所述汽车具有权利要求9所述的锂离子电池。2CN111422916A说明书1/10页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及其应用技术领域，具体而言，本发明涉及高镍三元正极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍锰钴酸锂三元材料等是目前市面上主流的动力锂离子电池正极材料。磷酸铁锂虽然循环性能好，寿命长，但是能量密度低、倍率性能差等缺点限制了其在小型电动汽车上的应用；钴酸锂中由于钴矿资源的单一性，钴价格昂贵，易受市场波动影响，且钴对环境污染较大；锰酸锂的结构稳定性差造成了其电压衰减严重，虽然目前正在往富锂方面发展，但仍未见成效；镍钴锰酸锂三元材料(NCM)结合了镍、钴、锰各个元素的优点，具有高比容量高、寿命长、安全环保等众多优点，是目前动力锂离子电池发展的主流方向。[0003]镍钴锰酸锂三元材料依据三种主元素镍钴锰的比例可划分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等类型。其中，镍元素主要起到提高材料比容量的作用，钴元素主要起到提高倍率、支撑层状结构的作用，锰元素主要起到稳固整个晶体结构、提高循环的作用。因