一种无钴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CN115732697A(43)申请公布日2023.03.03(21)申请号202211703917.9H01M4/131(2010.01)(22)申请日2022.12.29H01M10/0525(2010.01)(71)申请人蜂巢能源科技股份有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人潘海龙李子郯杨红新王涛(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师周淑歌(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/505(2006.01)H01M4/04(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种无钴正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种无钴正极材料及其制备方法和应用。本发明通过对基础无钴层状正极材料进行包覆改性，在基础无钴正极材料表面包覆一类MAX相碳化纳米材料及超导低温纳米材料，明显提升材料电导率和降低低温DCR。具体地，MAX相碳化纳米材料提供优异的导电性，但低温性能欠佳，而超导低温纳米材料则提高了无钴正极材料在低温下的性能，两种包覆材料起到协同作用，共同降低了无钴正极材料的低温DCR。CN115732697ACN115732697A权利要求书1/1页1.一种无钴正极材料，其特征在于，包括基础无钴正极材料以及包覆层，所述包覆层包括MAX相碳化纳米材料和低温超导纳米材料，其中，所述低温超导纳米材料为NbN或Nb3Sn中的至少一种。2.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，所述低温超导纳米材料占基础无钴正极材料质量的0.1‑2％。3.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，所述MAX相碳化纳米材料占基础无钴正极材料质量的0.5‑10％。4.根据权利要求1‑3任一项所述的无钴正极材料，其特征在于，MAX相碳化纳米材料的通式为MN+1AXN，其中M为Ti、Nb、Mo、V的一种或两种；A为Al、Sn、Si的一种；X为C；N＝1或2或3；可选的，Ti3AlC2、Nb2AlC、Ti2SnC、V2AlC、Ti3SiC2、Mo2Ti2AlC3、Mo2TiAlC2纳米材料。5.根据权利要求4所述的无钴正极材料，其特征在于，所述基础无钴正极材料的通式为LiaNixMnyO2,其中1≤a≤1.2，0.5＜x＜1，x+y＝1。6.一种权利要求1‑5任一项所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将基础无钴正极材料、MAX相碳化纳米材料和低温超导纳米材料混合，得到混合物料；S2，将所得混合物料在保护气氛中煅烧，得到所述无钴正极材料。7.根据权利要求6所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中的煅烧温度为500‑700℃，煅烧时间为4‑8h。8.根据权利要求6或7所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，满足以下(1)‑(4)中的至少一项：(1)步骤S1中的混合为在2000‑4000rpm的转速下搅拌10‑20min；(2)所述基础无钴正极材料为单晶材料，其中，中值粒径D50在2.5‑3.5um之间，比表面积在0.6‑0.9m2/g；(3)所述MAX相碳化纳米材料的中值粒径D50在50‑200nm之间；(4)所述低温超导纳米材料的中值粒径D50在300‑500nm之间。9.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求1‑5任一项所述的无钴正极材料或权利要求6‑8任一项所述的制备方法制备得到的无钴正极材料。10.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。2CN115732697A说明书1/5页一种无钴正极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种无钴正极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]锂离子电池由于具有能量密度高、循环性能好等优点被广泛应用于电子产品、汽车、航天等各个领域。随着人们对锂离子电池的环保、续航、寿命等要求越来越高，电池的设计和优化也越来越重要。作为锂离子电池中的核心，正极材料的优劣直接决定了电池性能的好坏。[0003]目前，锂离子电池广泛使用的三元正极材料均包括Ni、Co、Mn三种金属元素，在这3种金属元素中，Co价格最高，资源最稀缺，因此，无钴正极材料在锂离子电池领域比较有吸引力，其中镍锰层状材料具有能量密度高、成本低、循环性能优异等优点，一直是研究的重点。但研究表明，镍含量高(摩尔百分比大于80％)的镍锰层状正极材料由于缺乏钴会造成正极材料导电性较差，其低温DCR较高，进而影响电动车在低温下的充电及其续航里程问题。[0004]有鉴于此，如何降低无钴正极材料的低温DCR成为领域