高镍三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CN113839040A(43)申请公布日2021.12.24(21)申请号202111015861.3H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2021.08.31(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)发明人任海朋崔军燕李子郯陈婷婷江卫军王涛李嘉俊杨红新(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人白雪(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/04(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称高镍三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三元正极材料及其制备方法、锂离子电池。该高镍三元正极材料包括：三元正极材料基体，其化学式为LiNiXMnYCo1‑X‑YO2，0.6≤X≤0.90，0.05≤Y≤0.15；第一包覆层，包覆在三元正极材料基体的外表面，其材料为LiMZO，M为过渡金属元素；第二包覆层，包覆在第一包覆层的远离三元正极材料基体的外表面，其材料为LiNiaMnbCocO2，0.3≤a≤0.5，0.2≤b≤0.4，0.2≤c≤0.4，a+b+c＝1。基于此结构，本发明的高镍三元正极材料可以更有效地抑制电解液侵蚀，且其结构稳定性较佳、容量较高。CN113839040ACN113839040A权利要求书1/2页1.一种高镍三元正极材料，其特征在于，所述高镍三元正极材料包括：三元正极材料基体，其化学式为LiNiXMnYCo1‑X‑YO2，0.6≤X≤0.90，0.05≤Y≤0.15；第一包覆层，包覆在所述三元正极材料基体的外表面，其材料为LiMZO，M为过渡金属元素，0.1≤Z≤1；第二包覆层，包覆在所述第一包覆层的远离所述三元正极材料基体的外表面，其材料为LiNiaMnbCocO2，0.3≤a≤0.5，0.2≤b≤0.4，0.2≤c≤0.4，其中a+b+c＝1。2.根据权利要求1所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述高镍三元正极材料的粒径为10～11μm；优选地，所述第二包覆层的厚度为2～10nm。3.根据权利要求1或2所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述第二包覆层的材料为LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。4.根据权利要求1至3中任一项所述的高镍三元正极材料，其特征在于，所述第一包覆层和所述三元正极材料基体的重量比为1:(500～3000)；优选地，所述第一包覆层中，所述M为Al、Zr、Si、Ti、W、Y、Mg、Si、B、Co、Mn、V和P中的一种或多种，更优选为Zr、W、V、Al和Ti中的一种或多种。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，其特征在于，所述制备方法包括：在三元正极材料基体的外表面包覆第一包覆层，所述三元正极材料基体为LiNiXMnYCo1‑X‑YO2，0.6≤X≤0.90，0.05≤Y≤0.15；所述第一包覆层为LiMZO，M为过渡金属，0.1≤Z≤1；在所述第一包覆层的远离所述三元正极材料基体的外表面包覆第二包覆层，以形成所述高镍三元正极材料，所述第二包覆层为LiNiaMnbCocO2，0.3≤a≤0.5，0.2≤b≤0.4，0.2≤c≤0.4，其中a+b+c＝1。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将所述三元正极材料基体、锂源、M源和螯合剂混合，依次对混合物后进行溶胶凝胶反应及第一氧化烧结，以在所述三元正极材料基体的外表面包覆所述第一包覆层，记为LiNixMnyCo1‑X‑YO2@LiMZO；将含镍、钴、锰的金属盐溶液、沉淀剂、氨水及所述LiNixMnyCo1‑X‑YO2@LiMZO混合，以进行共沉淀反应，后将过滤处理后的沉淀物和氢氧化锂混合进行第二氧化烧结，以在所述第一包覆层的外表面包覆所述第二包覆层，记为LiNixMnyCo1‑X‑YO2@LiMZO@LiNiaMnbCocO2。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应过程中，反应温度为40～50℃；搅拌速度为600～800rpm；反应体系pH值为10～11；反应时间为4～6h；优选地，所述金属盐溶液中，镍、钴、锰元素摩尔比为(0.3～0.5):(0.2～0.4):(0.2～0.4)；优选地，所述沉淀剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾或碳酸氢铵中的一种或多种；优选地，所述沉淀剂和所述金属盐溶液中的镍钴锰总摩尔含量的摩尔比为(2～6):(1～3)。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述溶胶凝胶反应过程中，反应温度为40～50℃；搅拌速度为500～80