富锂锰基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CN111435735A(43)申请公布日2020.07.21(21)申请号201911377165.XH01M10/0525(2010.01)(22)申请日2019.12.27C01G23/00(2006.01)C01G45/12(2006.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司C01G53/00(2006.01)地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人朱金鑫拉杰什·麦加普拉杰什·PP王鹏飞苏强(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人肖阳(51)Int.Cl.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11页附图3页(54)发明名称富锂锰基正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种富锂锰基正极材料及其制备方法和应用。该富锂锰基正极材料的通式为aLi1+αNiβMμO2-νFν·bLi2+α'M'O3-ν'Fν'·cM"μ'Oν"·dM"'μ"Oν"'，所述正极材料包括基体和包覆层，所述包覆层包覆在所述基体上，所述基体包括Li1+αNiβMμO2-νFν和Li2+α'M'O3-ν'Fν'，所述包覆层包括M"μ'Oν"和M"'μ"Oν"'。该富锂锰基正极材料不仅结构稳定性好、离子电导率高，在充放电过程中不会发生显著的结构变化，而且比容量高、倍率性能和循环性能好，其中，1C倍率放电比容量不低于240mAh/g，50周充放电循环后容量保持率不低于92％，可以广泛应用于高能量密度锂电池领域。CN111435735ACN111435735A权利要求书1/2页1.一种富锂锰基正极材料，其特征在于，所述正极材料的通式为aLi1+αNiβMμO2-νFν·bLi2+α'M'O3-ν'Fν'·cM"μ'Oν"·dM"'μ"Oν"'，其中：a+b+c+d＝1，0<a<0.5，0<b<0.6，0<c≤0.02，0<d≤0.02；-0.03≤α≤0.04，0.4<β≤1，0≤μ<0.6，0.005≤ν≤0.02；0.005≤α'≤0.04，0.005≤ν'≤0.02；1≤μ'≤9，1≤ν”≤12；1≤μ”≤9，1≤ν”'≤12；M为选自Ni、Co、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、Zn、Ca、B、Ce和Cr中的至少一种；M'为选自Mn、Ce、Al、Ti和Mg中的至少一种，所述M'和M中至少之一包括Mn；M"为选自Ti、Li、P、Nb、Al、Mg、Zr、Zn、Ca、B、Ce和Cr中的至少一种；M"'为选自Ti、Nb、B、Al、Mg、Zr、Zn、Ca、B、Ce、Li和Cr中的至少一种且所述M"'与M"不完全相同，并且，所述正极材料包括基体和包覆层，所述包覆层包覆在所述基体上，所述基体包括Li1+αNiβMμO2-νFν和Li2+α'M'O3-ν'Fν'，所述包覆层包括M"μ'Oν"和M"'μ"Oν"'。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，所述第一包覆层包覆在所述基体上，所述第二包覆层包覆在所述第一包覆层上；或者，所述第一包覆层和所述第二包覆层交替包覆在所述基体上。3.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，所述第一包覆层的厚度为0.1～100nm，优选20～60nm；所述第二包覆层的厚度为0.1～200nm，优选20～100nm。4.根据权利要求1～3中任一项所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的粒径为1～17μm，优选4～15μm，任选地，所述正极材料1C倍率放电比容量不低于240mAh/g，50周充放电循环后容量保持率不低于92％。5.一种制备权利要求1-4中任一项所述的正极材料的方法，其特征在于，包括：(1)对含有Ni、M和M'的碳酸盐进行第一焙烧处理，以便得到第一焙烧产物，其中，M和M'中至少之一包括Mn；(2)将所述第一焙烧产物与锂盐和含氟化合物混合并进行第二焙烧处理，以便得到基体材料；(3)将所述基体材料与含有M"和M"'的添加剂混合并进行第三焙烧处理，以便得到所述富锂锰基正极材料。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述第一焙烧处理的条件为：温度为300～800℃、时间为4～12h、煅烧气氛为氧含量为0～100v％的氧氮环境，任选地，步骤(2)中，所述第二焙烧处理的条件为：温度为600～950℃、时间为10～24h、煅烧气氛为氧含量为0～100v％的氧氮环境，任选地，步骤(2)中，所述锂盐为选自LiOH·H2O、Li2CO3、LiBO2、BLi3O3、Li3PO4、LiF、LiHCO3、LiBF4和Li2S中的