无钴无镍正极材料及其制备方法和锂离子电池.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CN113716614A(43)申请公布日2021.11.30(21)申请号202111012576.6(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)发明人郭丰乔齐齐王鹏飞施泽涛(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463代理人王焕(51)Int.Cl.C01G45/12(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称无钴无镍正极材料及其制备方法和锂离子电池(57)摘要本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体而言，涉及无钴无镍正极材料及其制备方法和锂离子电池。无钴无镍正极材料的制备方法包括以下步骤：将锂源和锰源混合得到混合物料，将所述混合物料在氧气氛围下，在400‑1200℃下经过放电等离子烧结，烧结后冷却，得到无钴无镍正极材料LixMnyO2；其中，1.0≤x≤1.5，0.7≤y≤0.8。本发明通过采用放电等离子烧结的手段制备得到了无钴无镍的无钴无镍正极材料，其形貌分布均匀，在0.1C电流密度下，初始放电比容量高，首效为91％，循环50圈后容量保持率为92％，能量密度高，且能量密度高，制备原料成本低。CN113716614ACN113716614A权利要求书1/1页1.无钴无镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锂源和锰源混合得到混合物料，将所述混合物料在氧气氛围下、在400‑1200℃下经过放电等离子烧结，冷却后得到无钴无镍正极材料LixMnyO2；其中，1.0≤x≤1.5，0.7≤y≤0.8。2.根据权利要求1所述的无钴无镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂源包括Li2CO3、LiOH和LiNO3中的至少一种；优选地，所述锂源的粒径D50≤10μm。3.根据权利要求1所述的无钴无镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述锰源包括MnCO4、Mn3O4、Mn2O5、MnO2和Mn(OH)2中的至少一种；优选地，所述锰源的粒径D50≤10μm。4.根据权利要求1‑3任一项所述的无钴无镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂源以Li计，所述锰源以Mn计，Li与Mn的摩尔比为1.5‑2：1。5.根据权利要求1所述的层状富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述放电等离子烧结的时间为8‑24h。6.根据权利要求1所述的层状富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述放电等离子烧结的压力为10‑50Mpa。7.根据权利要求1所述的无钴无镍正极材料的制备方法，其特征在于，升温至所述400‑1200℃的升温速率为2‑6℃/min；和/或；所述冷却的降温速率为2‑10℃/min。8.根据权利要求1所述的无钴无镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述放电等离子烧结的放电电压为200‑400V。9.无钴无镍正极材料，由如根据权利要求1‑8任一项所述的无钴无镍正极材料的制备方法制备得到；优选地，所述无钴无镍正极材料的粒径D50＝1‑5μm；优选地，所述无钴无镍正极材料的比表面积为0.3‑1.5m2/g；优选地，所述无钴无镍正极材料的pH≤11.8。10.锂离子电池，所述锂离子电池包括如权利要求9所述的无钴无镍正极材料。2CN113716614A说明书1/7页无钴无镍正极材料及其制备方法和锂离子电池技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体而言，涉及无钴无镍正极材料及其制备方法和锂离子电池。背景技术[0002]近年来，新能源凸显出爆发式增长趋势，人们迫切需求一种成本低、高能量密度、循环性能和安全性高的正极材料。目前市面上的正极材料LiCoO2和三元材料(NCM)均不能够同时满足以上条件。主要原因是钴元素的价格持续走高，同时钴也是一种非环境友好型元素。三元材料在充放电过程中Ni2+和Li+的混排造成其循环稳定性差。另外，高镍材料具有严重的产气问题，且低温性能较差，制约了其发展。[0003]无钴无镍正极材料因具有安全性较好，热稳定性好，耐过充电，电压平台高(4V)，大电流充放电性能优越，高低温充放电性能良好，资源丰富，价格低廉，对环境的不良影响小等优点，是目前最有前景的动力电池材料之一，也是目前研究的热点课题。[0004]但是，传统窑炉和箱式炉烧结制备的无钴无镍正极材料存在高低温循环稳定性能差，充放电结构不稳定的问题。[0005]有鉴于此，特提出本发明。发明内容[0006]本发明的第一目的在于提供一种无钴无镍正极材料的制备方法，通过采用放电等离子烧结的方式制备得到了具有层状结构的无钴无镍正极材料，放电等离子烧结具有快速烧结的特点，不仅能避免常规烧结方式