高镍低钴正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911302A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211302463.4H01M4/525(2010.01)(22)申请日2022.10.24H01M4/62(2006.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人天津巴莫科技有限责任公司地址300348天津市新技术产业园区华苑产业区（环外）海泰大道8号(72)发明人陈志宇李红磊吉长印吕菲徐宁(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606专利代理师王勤思(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/131(2010.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称高镍低钴正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本申请提供的高镍低钴正极材料包括正极材料基体、第一包覆层和第二包覆层，第一包覆层包覆在正极材料基体的表面，第二包覆层包覆在第一包覆层的表面；第一包覆层包括化学式为LiaNibCocM1‑b‑cOd的材料，其中，M包括Mn和Al中的一种或两种，0.2≤a≤1，0.88＜b≤0.98，0≤c＜0.06，b+c＜1，1.6≤d≤2；第二包覆层的材料包括Li3PO4、Li2SO4和LiPO3中一种或多种。上述高镍低钴正极材料能够阻止电解液对正极材料基体的腐蚀，保护体相结构的完整性，有效抑制充放电循环过程中高镍低钴正极材料层状结构的分解和坍塌，从而提升高镍低钴正极材料的长循环性能。CN115911302ACN115911302A权利要求书1/2页1.一种高镍低钴正极材料，其特征在于，包括正极材料基体、第一包覆层和第二包覆层，所述第一包覆层包覆在所述正极材料基体的表面，所述第二包覆层包覆在所述第一包覆层的表面；所述第一包覆层包括化学式为LiaNibCocM1‑b‑cOd的材料，其中，M包括Mn和Al中的一种或两种，0.2≤a≤1，0.88＜b≤0.98，0≤c＜0.06，b+c＜1，1.6≤d≤2；所述第二包覆层的材料包括Li3PO4、Li2SO4和LiPO3中一种或多种。2.根据权利要求1所述的高镍低钴正极材料，其特征在于，所述正极材料基体包括化学式为LiNixCoyM1‑x‑yO2的材料，其中，M包括Mn和Al中的一种或多种，0.88＜x≤0.98，0≤y＜0.06，x+y≤1。3.根据权利要求1或2所述的高镍低钴正极材料，其特征在于，具有以下特征(1)～(5)中至少一个：(1)所述第一包覆层和所述第二包覆层的总质量：所述正极材料基体的质量为(0.0001～0.005)：1；(2)所述第一包覆层的厚度为5nm～10nm；(3)所述第一包覆层为尖晶石相；(4)所述第二包覆层的厚度为2nm～5nm；(5)所述第二包覆层为岩盐相。4.如权利要求1～3任一项所述的高镍低钴正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供所述正极材料基体；将所述正极材料基体与硫磷化合物混合后进行第一焙烧处理，以在所述正极材料基体的表面形成所述第一包覆层和所述第二包覆层。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，以摩尔比计，所述硫磷化合物中的磷元素：所述正极材料基体为(0.001～0.01)：1；可选地，所述硫磷化合物包括硫化磷和五硫化二磷中的一种或多种。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一焙烧处理的工艺条件包括：第一焙烧温度260℃～600℃，第一焙烧时间4h～12h。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述正极材料基体的制备方法包括以下步骤：S1.将锂源、金属化合物与正极材料基体前驱体混合，得到混合物；S2.将所述混合物进行第二焙烧处理。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述正极材料基体的制备方法包括以下特征(1)～(4)中至少一个：(1)所述正极材料基体前驱体包括化学式为NixCoyM1‑x‑y(OH)2的材料，其中，M包括Mn和Al中的一种或多种，0.88＜x≤0.98，0≤y＜0.06，x+y＜1；(2)所述锂源包括氢氧化锂和碳酸锂中的一种或多种；(3)所述金属化合物包括Mg、Ti、Zr、Y、Nb、W、Ce、Sb、Sr和Ta中的一种或多种的化合物；(4)步骤S2中所述第二焙烧处理的温度为600℃～1000℃，所述第二焙烧处理的时间为4h～20h。2CN115911302A权利要求书2/2页9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，以摩尔比计，步骤S1中所述锂源中的锂离子：所述金属化合物中的金属元素：所述正极材料基体前驱体为(1.00～1.08)：(0～0.02)：1。10.一种正极极片，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的