一种高镍三元正极材料及其制备方法.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CN113871603A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111152337.0H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2021.09.29C01G23/00(2006.01)C01G25/00(2006.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司C01G51/00(2006.01)地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大C01G53/00(2006.01)道8899号(72)发明人马加力张树涛王壮王亚州白艳(74)专利代理机构北京安信方达知识产权代理有限公司11262代理人刘凯强张奎燕(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种高镍三元正极材料及其制备方法(57)摘要一种高镍三元正极材料及其制备方法，所述高镍三元正极材料，包括正极活性材料和包覆层，所述正极活性材料中包括纳米氧化物；所述纳米氧化物包括：氧化锆、氧化钛、氧化钨、氧化钼、氧化铝和氧化钇中的任意一种或更多种；所述包覆层包括锆酸锂、钛酸锂和钴酸锂。本申请提供的三元正极材料及其制备方法降低高镍正极材料表面残余碱，同时增加了材料的电子电导率，有利于改善正极材料循环过程中的产气以及循环稳定性。CN113871603ACN113871603A权利要求书1/2页1.一种高镍三元正极材料，包括正极活性材料和包覆层，所述正极活性材料中包括纳米氧化物；所述纳米氧化物包括：氧化锆、氧化钛、氧化钨、氧化钼、氧化铝和氧化钇中的任意一种或更多种；所述包覆层包括锆酸锂、钛酸锂和钴酸锂。2.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其中，当仅涉及一种所述纳米氧化物时，所述纳米氧化物占所述正极活性材料中镍钴锰三种金属总质量的900ppm至6000ppm；当仅涉及两种以上所述纳米氧化物时，每一种所述纳米氧化物占所述正极活性材料中镍钴锰三种金属总质量的900ppm至6000ppm。3.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其中，所述正极活性材料中的镍、钴和锰中镍的含量不低于80mol.％以上；所述镍、钴和锰的总量与锂元素的摩尔比为1:(1至1.1)。4.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其中，所述包覆层中锆元素占正极材料的质量百分含量为1000ppm至3000ppm；可选地，所述包覆层中钛元素占正极材料的质量百分含量为1000ppm至3000ppm；可选地，所述包覆层中钴元素占正极材料的质量百分含量为5000ppm至15000ppm。5.一种权利要求1至4中任一项所述的高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：1)将镍钴锰前驱体与锂源和所述纳米氧化物混合均匀；2)将步骤1)中得到的混合物进行一次烧结；3)将用于制备包覆层的原料与步骤2)中一次烧结后的产物在去离子水中混合均匀得到混合液，干燥后即得锆源、钴源和钛源包覆的正极材料；4)将步骤3)制得的锆源、钴源和钛源包覆的正极材料进行二次烧结，烧结后即得高镍三元正极材料。6.根据权利要求5所述的高镍三元正极材料的制备方法，其中，所述镍钴锰前驱体为镍钴锰氢氧化物前驱体NixCoyMnz(OH)2(x≥0.8,x+y+z＝1)；可选地，所述锂源选自氢氧化锂、醋酸锂、硝酸锂、氯化锂、碳酸锂、硫酸锂和氟化锂中的任意一种或更多种；可选地，所述纳米氧化物的平均粒径为100nm至500nm；可选地，用于制备包覆层的原料包括锆源、钛源和钴源；优选地，所述锆源选自氧化锆、氢氧化锆、硝酸锆、磷酸锆和氯化锆中的任意一种或更多种；优选地，所述钛源选自氧化钛、氢氧化钛或硫酸钛中的任意一种或更多种；优选地，所述钴源选自四氧化三钴、氯化钴、乙酸钴、硝酸钴、氢氧化钴和硫酸钴中的任意一种或更多种。7.根据权利要求5所述的高镍三元正极材料的制备方法，其中，步骤1)中的混合转速为1000rpm至3000rpm；所述混合的时间为10min至30min；可选地，步骤2)中一次烧结的温度为650℃至850℃，可选地，升温速度为2℃/min至5℃/min；可选地，所述烧结的温度的保温时间为5h至20h；可选地，所述烧结的气氛为氧气气氛，所述氧气的浓度不小于99.99％，可选地，所述氧气的流量为5L/min至30L/min；2CN113871603A权利要求书2/2页可选地，烧结完成后自然降温至100℃以下，破碎过300目至400目筛，完成一次烧结。8.根据权利要求5所述的高镍三元正极材料的制备方法，其中，步骤3)中所述一次烧结后的产物与锆源、钴源和钛源的质量比为(50至60):(0.1至0.5):(0.4至2.0):(0.2至