一种C掺杂和包覆的无钴正极材料及制备方法和锂离子电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114744196A(43)申请公布日2022.07.12(21)申请号202210315181.1C01G53/00(2006.01)(22)申请日2022.03.28C01B32/05(2017.01)(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)发明人郭丰乔齐齐李子郯杨红新施泽涛王鹏飞(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659专利代理师韩承志(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/505(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种C掺杂和包覆的无钴正极材料及制备方法和锂离子电池(57)摘要本发明公开了一种C掺杂和包覆的无钴正极材料及制备方法和锂离子电池，所述无钴正极材料包括无钴正极材料内核和设置于所述无钴正极材料内核表面的碳包覆层，所述无钴正极材料内核的晶格内掺杂C元素。本发明的C掺杂和包覆的无钴正极材料中，通过晶体晶格内部掺杂C元素实现稳定C锚定，同时通过碳包覆形成良好的锂离子迁移网络和通道，上述因素综合作用提升了材料的电化学性能。CN114744196ACN114744196A权利要求书1/2页1.一种C掺杂和包覆的无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极材料包括无钴正极材料内核和设置于所述无钴正极材料内核表面的碳包覆层，所述无钴正极材料内核的晶格内掺杂C元素。2.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，所述内核通过对层状隧道结构的无钴正极材料C元素掺杂得到。3.根据权利要求1或2所述的无钴正极材料，其特征在于，以所述无钴正极材料内核的质量为基准，所述C元素的掺杂量为1000ppm‑5000ppm。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，所述碳包覆层通过下述方法得到：将无钴正极材料内核置于聚偏氟乙烯的N‑甲基吡咯烷酮溶液中，干燥后煅烧，得到所述的碳包覆层；优选地，所述聚偏氟乙烯的N‑甲基吡咯烷酮溶液的固含量为2‑6％。5.一种如权利要求1‑4任一项所述的C掺杂和包覆的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)制备C掺杂无钴前驱体将锰源、镍源和苯甲酸类化合物溶解到有机溶剂中，加入丙烯腈(后进行溶剂热反应，得到C掺杂无钴前驱体；(2)制备C掺杂无钴正极材料内核将所述的C掺杂无钴前驱体与锂源混合后烧结，得到C掺杂的无钴正极材料内核；(3)碳包覆将所述的C掺杂的无钴正极材料内核置于聚偏氟乙烯的N‑甲基吡咯烷酮溶液中，干燥后煅烧，得到在所述C掺杂的无钴正极材料内核的表面形成所述的碳包覆层。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述苯甲酸类化合物包括1,3‑间苯二甲酸、苯甲酸、对苯二甲酸、邻甲基苯甲酸、临苯二甲酸、甲基苯甲酸、三甲基苯甲酸、氨基苯甲酸中的至少一种，优选为1,3‑间苯二甲酸；优选地，步骤(1)所述锰源、镍源和1,3‑间苯二甲酸的摩尔比为(0.5‑1):(0.5‑2):(1‑2)；优选地，步骤(1)所述有机溶剂为冰醋酸和N,N‑二甲基甲酰胺的混合溶剂，其中，冰醋酸和N,N‑二甲基甲酰胺的体积比为1:1～1:5；优选地，步骤(1)所述丙烯腈与所述有机溶剂的体积比为1:60～1:10，优选为1:50‑1:20。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂热反应的温度为120～200℃，优选为120‑170℃；优选地，步骤(1)所述溶剂热反应的时间为12～20h。8.根据权利要求5‑7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)按照锂盐比为1.0～1.2，将C掺杂无钴前驱体与锂源混合；优选地，步骤(2)所述烧结的温度为850‑1000℃，优选为850‑950℃；优选地，步骤(2)所述烧结的时间为8‑12h。9.根据权利要求5‑8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述聚偏氟乙烯的N‑甲基吡咯烷酮溶液的固含量为2‑6％；2CN114744196A权利要求书2/2页优选地，步骤(3)中，所述C掺杂的无钴正极材料内核的加入量为50‑100g/L；优选地，步骤(3)所述煅烧的温度为500‑800℃，所述煅烧的时间为5‑10h。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1‑4任一项所述的C掺杂和包覆的无钴正极材料。3CN114744196A说明书1/8页一种C掺杂和包覆的无钴正极材料及制备方法和锂离子电池技术领域[0001]本发明涉及新能源技术领域，涉及一种C掺杂和包覆的无钴正极材料及制备方法和锂离子电池。背景技术[0002]随着碳中和、碳达峰的目标的提出，可再生能源的循环利用