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CN113060775A(43)申请公布日2021.07.02(21)申请号202110328422.1H01M4/131(2010.01)(22)申请日2021.03.26H01M10/0525(2010.01)(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)H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M4/62(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2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)将钛酸锂和金属源混合，一次烧结处理后加入碳源，经二次烧结处理得到碳包覆‑金属掺杂型钛酸锂添加剂；(2)将锂源和NixMny(OH)2混合，经高温处理得到基体材料；(3)将步骤(1)得到的碳包覆‑金属掺杂型钛酸锂添加剂和步骤(2)得到的基体材料混合后进行热处理得到所述无钴正极材料。本发明采用改性钛酸锂来提高材料导电性，掺杂型钛酸锂可以在不影响纯钛酸锂本身结构前提下提高材料导电性，包覆后也可以提高材料导电性。此外钛酸锂材料为零应变材料，对无钴正极材料包覆后可以提升材料的循环性能。CN113060775ACN113060775A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)将钛酸锂和金属源混合，一次烧结处理后加入碳源，经二次烧结处理得到碳包覆‑金属掺杂型钛酸锂添加剂；(2)将锂源和NixMny(OH)2混合，经高温处理得到基体材料；(3)将步骤(1)得到的碳包覆‑金属掺杂型钛酸锂添加剂和步骤(2)得到的基体材料混合后进行热处理得到所述无钴正极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述金属源包括Ti、Zr、Mg、Zn、Al、W、Nb、Sr或Y的氧化物、硝酸盐、碳酸盐或硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述碳源包括葡萄糖和/或蔗糖。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，以所述碳包覆‑金属掺杂型钛酸锂添加剂的质量为100％计，所述金属源的添加量为0.05～0.3％；优选地，所述碳源的添加量为0.5～3％。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(1)所述一次烧结的气氛为氧气气氛；优选地，所述一次烧结的温度为500～800℃；优选地，所述一次烧结时间为5～8h；优选地，所述二次烧结的气氛为氮气气氛；优选地，所述二次烧结的温度为200～500℃。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NixMny(OH)2中，0.50≤x≤0.95，0.05≤y≤0.50；优选地，所述混合的速度为2000～3000rpm；优选地，所述混合的时间为10～20min；优选地，所述高温处理的气氛为氧气；优选地，所述氧气的浓度为90～100％；优选地，所述氧气的流速为2～20L/min；优选地，所述高温处理的温度为800～1000℃；优选地，所述高温处理的时间为8～12h。6.如权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述基体材料和碳包覆‑金属掺杂型钛酸锂添加剂的质量比为97～99.9：0.1～3；优选地，步骤(3)所述混合的速度为2000～3000rpm；优选地，所述混合的时间为10～20min；优选地，所述热处理的温度为200～800℃；优选地，所述热处理的时间为4～8h；优选地，所述热处理后进行过筛；优选地，所述过筛的筛网孔径为300～400目。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；2CN113060775A权利要求书2/2页优选地，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；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。3CN113060775A说明书1/6页一种无钴正极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本