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CN113072101A(43)申请公布日2021.07.06(21)申请号202110341692.6H01M4/525(2010.01)(22)申请日2021.03.30H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司B22F1/02(2006.01)地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人许鑫培江卫军陈思贤郑晓醒(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.C01G53/00(2006.01)C01B19/02(2006.01)H01M4/131(2010.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图3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，所述制备方法包括以下步骤：(1)将锂源、前驱体NixMny(OH)2和掺杂剂混合，经一次热处理得到基体材料；(2)将步骤(1)得到的基体材料和包覆剂混合，经二次热处理得到所述无钴正极材料。本发明在基体材料中掺杂低熔点材料，可以提高无钴正极材料的致密性，进而达到降低产气、提高材料循环性能的目的，在基体材料表面设置包覆层，提高了材料颗粒致密性，加强了材料的结构稳定性，降低了基体材料直接和电解液的接触，减少了副反应的发生，从而提高材料的循环性能。CN113072101ACN113072101A权利要求书1/2页1.一种无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将锂源、前驱体NixMny(OH)2和掺杂剂混合，经一次热处理得到基体材料；(2)将步骤(1)得到的基体材料和包覆剂混合，经二次热处理得到所述无钴正极材料；其中，所述掺杂剂为低熔点材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述低熔点材料包括硒和/或锡；优选地，所述低熔点材料的质量为所述锂源和前驱体NixMny(OH)2的质量的0.1～1％；优选地，所述锂源包括氢氧化锂和/或碳酸锂；优选地，步骤(1)所述混合的时间为10～20min；优选地，步骤(1)所述混合的速度为2000～3000rpm。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述一次热处理的气氛为氧气；优选地，所述氧气的浓度为90～100％；优选地，所述氧气的流量为2～20L/min；优选地，步骤(1)所述一次热处理的温度为800～1000℃；优选地，步骤(1)所述一次热处理的时间为8～12h。4.如权利要求1‑3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述包覆剂包括锡、硒、纳米金属铝粉、镁粉、锑、镓或铟中的任意一种或至少两种的组合，优选为硒和/或锡；优选地，所述包覆剂与所述基体材料的质量比为(0.1～2):100；优选地，步骤(2)所述混合的时间为10～20min；优选地，步骤(2)所述混合的速度为2000～3000rpm。5.如权利要求1‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述二次热处理的气氛为氧气；优选地，所述氧气的浓度为20～100％；优选地，步骤(2)所述二次热处理的温度为200～700℃；优选地，步骤(2)所述二次热处理的时间为4～8h；优选地，步骤(2)所述二次热处理后进行过筛；优选地，所述过筛的筛网孔径为300～400目。6.如权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将LiOH、前驱体NixMny(OH)2和掺杂剂混合，在氧气浓度为90～100％、氧气流量为2～20L/min及800～1000℃下热处理8～12h，得到基体材料；(2)将步骤(1)得到的基体材料和包覆剂混合，在氧气浓度为20～100％及200～700℃下热处理4～8h，过300～400目筛，得到所述无钴正极材料。7.一种无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极材料通过如权利要求1‑6任一项所述制备方法制得。8.如权利要求7所述的无钴正极材料，其特征在于，所述无钴正极材料为单晶形貌的层状结构；优选地，所述无钴正极材料的中值粒径D50为1～5μm；优选地，所述无钴正极材料的比表面积为0.2～0.9m2/g；2CN113072101A权利要求书2/2页优选地，所述无钴正极材料的残锂量小于0.3wt％；优选地，所述无钴正极材料的游离水含量低于200ppm；优选地，所述无钴正极材料的pH小于12。9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包含如权利要求7或8所述的无钴正极材料。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求9所述的正极极片。3CN1