一种无钴正极材料及其制备方法和应用.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CN113725424A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202111291324.1C01G53/00(2006.01)(22)申请日2021.11.03(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)发明人潘海龙李子郯杨红新(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种无钴正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种无钴正极材料及其制备方法和应用。所述无钴正极材料包括内核和包覆于内核表面的包覆层；所述内核为无钴正极基体材料，所述无钴正极基体材料为层状单晶材料，所述无钴正极基体材料的化学式为LiaNixMnyO2，1≤a≤1.2，0.5＜x＜1，x+y=1；包覆层包括金属碳复合包覆层。本发明通过在单晶无钴正极基体材料表面包覆纳米MOFs、金属氧化物材料，利用MOFs高温易分解、比表大、三维网状等的特性，通过烧结在无钴层状正极材料表面包覆得到了一层均匀的金属碳复合包覆层，考虑到MOFs作为牺牲模板，烧结后残留的金属氧化物较少，为增加点状包覆，另加入纳米金属氧化物，提升了材料的容量和导电性。CN113725424ACN113725424A权利要求书1/1页1.一种无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极材料包括内核和包覆于内核表面的包覆层；所述内核为无钴正极基体材料，所述无钴正极基体材料为层状单晶材料，所述无钴正极基体材料的化学式为LiaNixMnyO2，1≤a≤1.2，0.5＜x＜1，x+y=1；所述包覆层包括金属碳复合包覆层；所述无钴正极材料通过在无钴正极基体材料表面包覆纳米MOFs材料和纳米金属氧化物，然后经过烧结得到。2.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，以所述无钴正极基体材料为100%计，所述包覆层的质量占比为0.5~3%。3.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极基体材料的中值粒径为2.5~3.5μm。4.根据权利要求1‑3任一项所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将纳米MOFs材料、纳米金属氧化物与无钴正极基体材料进行混合，然后在保护性气氛下进行烧结，得到所述无钴正极材料；其中，所述无钴正极基体材料的化学式为LiaNixMnyO2，1≤a≤1.2，0.5＜x＜1，x+y=1；所述混合的转速＞1000rpm。5.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述纳米MOFs材料的中值粒径为100~600nm。6.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述纳米金属氧化物的中值粒径为50~400nm。7.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为干法混合。8.根据权利要求7所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，干法混合的转速为2000~4000rpm，干法混合的时间为10~20min。9.根据权利要求4所述的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度为500~700℃，烧结的时间为4~8h。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1‑3任一项所述的无钴正极材料或由如权利要求4‑9任一项所述的无钴正极材料的制备方法制备得到的无钴正极材料。2CN113725424A说明书1/7页一种无钴正极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于无钴锂离子电池技术领域，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高电压、高能量密度、长循环寿命、无记忆效应、对坏境无污染等特点的优势，成为应用范围最广的二次电池之一。但随着便携式电子设备微型化、长待机的不断发展，以及电动自行车、电动汽车等大功率、高能量设备的启用，都对作为储能电源的锂离子电池的能量密度的提出了越来越高的要求。[0003]目前商业锂离子电池最广泛使用的正极材料是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、层状镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料等。层状镍钴锰三元材料是目前市场上最为常用的锂离子电池三元材料，但是由于钴资源价格昂贵，导致材料成本高，且对环境有一定的影响。所以人们致力于研究出低估或无钴的层状正极材料，然而去钴化的二元正极材料电子电导率差、锂离子迁移速度缓慢等缺陷严重影响了其容量的发挥，从而制约着无钴层状正极材料的广泛应用。[0004]CN108199027A公开了一种铌掺无钴镍基正极材料