掺杂包覆的单晶正极材料及掺杂包覆单晶正极材料的方法.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CN111697221A(43)申请公布日2020.09.22(21)申请号202010648006.5H01M4/62(2006.01)(22)申请日2020.07.07H01M10/0525(2010.01)C30B1/10(2006.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司C30B29/22(2006.01)地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人苏强张树涛李红朝白艳潘海龙王壮(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人梁文惠(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)权利要求书1页说明书11页附图2页(54)发明名称掺杂包覆的单晶正极材料及掺杂包覆单晶正极材料的方法(57)摘要本发明公开了一种掺杂包覆的单晶正极材料及掺杂包覆单晶正极材料的方法。其中，该单晶正极材料由以下步骤制备得到：将锂源、前驱体、掺杂剂和包覆剂混合得到原料混合物；将原料混合物烧结得到高温反应产物；以及将高温反应产物冷却后研磨过筛处理，得到掺杂包覆的单晶正极材料。本发明通过掺杂剂和包覆剂掺杂包覆，稳定层状材料结构，抑制O2-到O2的氧化过程，并且阻止层状相尖晶石结构的转变；同时包覆剂与残锂生成快离子导体降低表面碱含量，降低材料比表面积，提高材料热稳定性，进而提高结构稳定性和电化学性能；本发明的制备方法采用传统的烧结法进行体相掺杂，操作简单，易于工业化生产。CN111697221ACN111697221A权利要求书1/1页1.一种掺杂包覆的单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料由以下步骤制备得到：将锂源、前驱体、掺杂剂和包覆剂混合得到原料混合物；将所述原料混合物烧结得到高温反应产物；以及将所述高温反应产物冷却后研磨过筛处理，得到所述掺杂包覆的单晶正极材料。2.根据权利要求1所述的单晶正极材料，其特征在于，所述掺杂剂为含硒物质，所述包覆剂为含氧的硅类化合物；优选地，所述含硒物质为硒单质、硒氧化物或含硒盐类中的一种或多种，更优选为SeO2；优选地，所述含氧的硅类化合物为氧化硅、纳米氧化硅、正硅酸盐、偏硅酸盐和四氯化硅中的一种或多种；更优选为纳米SiO2；优选地，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂和硝酸锂中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的单晶正极材料，其特征在于，所述掺杂包覆的单晶正极材料为掺杂包覆的四元单晶正极材料；优选地，所述掺杂包覆的单晶正极材料的分子式为LiNixCoyMnzM1-x-y-zSeaO2@(Li2SiO3)b，其中，0.50≤x≤0.90，0.05≤y≤0.20，0.05≤z≤0.30，0≤1-x-y-z≤0.03，0.0001≤a≤0.005，0.0001≤b≤0.005，M为选自碱金属元素、碱土金属元素、第13族元素、第14族元素、过渡金属元素及稀土元素中的一种或多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的单晶正极材料，其特征在于，所述锂源与所述前驱体的摩尔比为(0.95～1.05)：1。5.根据权利要求1至3中任一项所述的单晶正极材料，其特征在于，所述掺杂剂与所述锂源的摩尔比为0.01～0.5％；优选为0.05～0.25％。6.根据权利要求1至3中任一项所述的单晶正极材料，其特征在于，所述包覆剂与所述锂源的摩尔比为0.01～0.5％；优选为0.05～0.25％。7.根据权利要求1至3中任一项所述的单晶正极材料，其特征在于，所述掺杂包覆的单晶正极材料的纳米包覆层厚度为0.1～50nm，优选为1～10nm。8.根据权利要求1至3中任一项所述的单晶正极材料，其特征在于，所述掺杂包覆的单晶正极材料的粒径为0.1～10μm，优选为2～5μm。9.根据权利要求1所述的单晶正极材料，其特征在于，所述原料混合物烧结的温度为600～1000℃，优选为800～1000℃，时间为8～20h。10.一种掺杂包覆单晶正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将锂源、前驱体、掺杂剂和包覆剂混合得到原料混合物；将所述原料混合物烧结得到高温反应产物；以及将所述高温反应产物冷却后研磨过筛处理，得到所述掺杂包覆的单晶正极材料。2CN111697221A说明书1/11页掺杂包覆的单晶正极材料及掺杂包覆单晶正极材料的方法技术领域[0001]本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种掺杂包覆的单晶正极材料及掺杂包覆单晶正极材料的方法。背景技术[0002]锂电池由于具有能量密度高、循环性能好等优点被广泛应用于电子产品、汽车、航天等各个领域。随着人们对锂离子电池的环保、续航、寿命等要求越来越高，电池的设计和优化也越来越重要。作为锂离子电