高镍多元正极材料及其制备方法、锂离子电池.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CN113851623A(43)申请公布日2021.12.28(21)申请号202111075651.3(22)申请日2021.09.14(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鑫城大道8899号(72)发明人王壮张树涛李子郯白艳王亚州马加力(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人梁文惠(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/58(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书9页附图1页(54)发明名称高镍多元正极材料及其制备方法、锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种高镍多元正极材料及其制备方法、锂离子电池。该高镍多元正极材料包括化学通式为LiaNixMnyMzA2的含镍多元材料，其中，0.9≤x＜1，0＜y＜0.1，0＜z＜0.1，x+y+z＝1，1≤a≤1.05，M包括选自Al、Ti、Mg、W、Co中的任意一种或多种和钽元素，A包括氧元素和氟元素，氟元素与钽元素为掺杂元素。本申请通过F/Ta阴阳离子共掺杂机制稳定了高镍多元正极材料的晶格，从而有助于抑制高镍多元正极材料颗粒微裂纹的产生、减少氧气释放量，进而增强高镍多元正极材料的稳定性，进一步地提高高镍多元正极材料的循环保持率和循环寿命。CN113851623ACN113851623A权利要求书1/1页1.一种高镍多元正极材料，其特征在于，所述高镍多元正极材料包括化学通式为LiaNixMnyMzA2的含镍多元材料，其中，0.9≤x＜1，0＜y＜0.1，0＜z＜0.1，x+y+z＝1，1≤a≤1.05，M包括选自Al、Ti、Mg、W、Co中的任意一种或多种和钽元素，A包括氧元素和氟元素，所述氟元素与所述钽元素为掺杂元素。2.根据权利要求1所述的高镍多元正极材料，其特征在于，所述氟元素的含量与所述钽元素的含量各自独立地为所述高镍多元正极材料的0.1～0.3wt％。3.根据权利要求1或2所述的高镍多元正极材料，其特征在于，所述高镍多元正极材料还包括包覆于所述LiaNixMnyMzA2的包覆层，所述包覆层包括氧化硼，以硼元素计，所述氧化硼的含量为所述LiaNixMnyMzA2的0.1～0.3wt％。4.一种权利要求1至3中任一项所述高镍多元正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在第一含氧气气氛中，将包括含镍多元前躯体材料、氟源、钽源与锂源的原料进行第一煅烧，得到所述高镍多元正极材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以氟元素计，所述氟源与所述含镍多元材料的质量比为0.001～0.003：1，优选所述氟源选自LiF、NF3、BF3、NH4F、CF4中的任意一种或多种。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，以钽元素计，所述钽源与所述含镍多元材料的质量比为0.001～0.003：1，优选所述钽源为五氧化二钽和/或者氢氧化钽。7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一煅烧的温度为650～750℃，优选所述第一煅烧的时间为8～12h，优选所述第一含氧气气氛中含氧量≥90％。8.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在第二含氧气气氛中，将包括硼源、所述第一煅烧后得到的材料的原料进行第二煅烧，得到所述高镍多元正极材料，优选以硼元素计，所述硼源与所述第一煅烧后得到的材料的质量比为0.001～0.003：1，优选所述硼源为硼酸和/或氧化硼；优选所述第二煅烧的温度为250～350℃，优选所述第二煅烧的时间为4～10h，优选所述第二含氧气气氛中含氧量≥20％。9.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述锂源为LiOH和/或Li2CO3。10.一种锂离子电池，包括正极单元、负极单元和隔膜，其特征在于，所述正极单元包括权利要求1所述的高镍多元正极材料。2CN113851623A说明书1/9页高镍多元正极材料及其制备方法、锂离子电池技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种高镍多元正极材料及其制备方法、锂离子电池。背景技术[0002]随着环保法令的实施和政策的宏观调控，电动汽车的需求量逐年递增。锂离子电池因其自身的一系列优点逐渐从消费电子领域延伸至其他工业生产领域，例如规模储能、汽车工业、船舶电源等。为了满足消费者对电动汽车里程的要求，包括高镍正极材料锂离子电池以高能量密度的开发受到了极大地关注。[0003]然而，高镍正极材料中过高的Ni含量会破坏材料的结构稳定性，在充电过程中产生的高活性Ni4+与电解质的反应会生成类NiO岩盐相，严重破坏高镍层状层