多晶高镍三元正极材料及其制备方法、正极片和锂离子电池.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CN111422921A(43)申请公布日2020.07.17(21)申请号201911414943.8(22)申请日2019.12.31(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)发明人楚志颖崔军燕陈修好李嘉俊(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代理人尚伟净(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M4/02(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称多晶高镍三元正极材料及其制备方法、正极片和锂离子电池(57)摘要本发明提供了多晶高镍三元正极材料及其制备方法、正极片和锂离子电池，制备多晶高镍三元正极材料的方法包括：将多晶高镍三元前驱体、单水氢氧化锂和掺杂剂混合，并对得到的第一混合物进行一次烧结，得到一次烧结产物；将所述一次烧结产物依次进行水洗和干燥，得到水洗后粉体；将所述水洗后粉体和表面包覆剂混合，并对得到的第二混合物进行二次烧结，得到多晶高镍三元正极材料。通过该方法制备得到的多晶高镍三元正极材料在相同镍含量的条件下，比容量更高，即可以在不改变镍含量的前提下提高比容量，避免了镍含量过高带来的结构不稳定、表面残余碱含量过高、易发生不可逆相转变等等问题。CN111422921ACN111422921A权利要求书1/2页1.一种制备多晶高镍三元正极材料的方法，其特征在于，包括：将多晶高镍三元前驱体、单水氢氧化锂和掺杂剂混合，并对得到的第一混合物进行一次烧结，得到一次烧结产物；将所述一次烧结产物依次进行水洗和干燥，得到水洗后粉体；将所述水洗后粉体和表面包覆剂混合，并对得到的第二混合物进行二次烧结，得到多晶高镍三元正极材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多晶高镍三元前驱体满足以下条件的至少之一：所述多晶高镍三元前驱体的化学组成为NixCoyMnz(OH)2,其中0.6≤x≤0.9，0.05≤y≤0.35，0.05≤z≤0.35，x+y+z＝1；所述单水氢氧化锂与所述多晶高镍三元前驱体的摩尔比为0.98～1.04：1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂剂满足以下条件的至少之一：所述掺杂剂包括Zr、Ti、Al、W、Sr、Ba的氧化物和氢氧化物中的至少一种，优选为Zr、Ti、Al、W的氧化物和氢氧化物中的至少一种，进一步优选为Zr、Ti的氧化物和氢氧化物中的至少一种；所述掺杂剂的掺杂量为1000～3000ppm，优选为1500～3000ppm，进一步优选为1500～2000ppm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一次烧结满足以下条件的至少之一：烧结气氛为氧气；通气量为5～15L/min，优选为10～15L/min；升温速率为2～4℃/min；保温温度为700℃～900℃；保温时间为5～15h；冷却方式为随炉冷却。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水洗和干燥满足以下条件的至少之一：所述水洗的固液比为2～0.5：1，优选为2～1:1；所述水洗的时间为0.5～15min，优选为0.5～5min；所述干燥的温度为80℃～150℃，优选为100～150℃，进一步优选为120～150℃；所述干燥的时间为3～18h，优选为3～15h，进一步优选为5～10h；所述干燥的真空度≤-0.1Mpa。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆剂满足以下条件的至少之一：所述包覆剂包括Al、Zr、Ti、Ba、Mg和B的氧化物和氢氧化物中的至少一种，优选为Al、B、Ti、Zr的氧化物和氢氧化物中的至少一种，进一步优选为Al、B的氧化物和氢氧化物中的至少一种；所述包覆剂的包覆量为400～3000ppm；所述包覆剂与所述水洗后粉体利用高速混料机混合，所述高速混料机的转子的自转线速度为5～15m/s，优选为8～12m/s；所述包覆剂与所述水洗后粉体的混料时间为3～12min，优选为5～10min。2CN111422921A权利要求书2/2页7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二次烧结满足以下条件的至少之一：烧结气氛为氧气；通气量5～15L/min，优选为10～15L/min；升温速率为2～4℃/min；保温温度为300～600℃，优选为350℃～550℃，进一步优选为450～550℃；保温时间为5～15h，优选为5～10h，进一步优选为5～7h；冷却方式为随炉冷却。8.一种多晶高镍三元正极材料，其特征在于，是通过权利要求1～7中任一项所述的方法制备得到的。9.根据权利要求8所述的多晶高镍三元