镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法、正极及锂离子电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115732678A(43)申请公布日2023.03.03(21)申请号202211624372.2(22)申请日2022.12.15(71)申请人合肥国轩高科动力能源有限公司地址230012安徽省合肥市新站区岱河路599号(72)发明人徐昌王义飞申永宽庄华杰(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240专利代理师白雪(51)Int.Cl.H01M4/525(2010.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/62(2010.01)H01M4/131(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法、正极及锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法、正极及锂离子电池。该镍钴锰酸锂正极材料包括LiNixCo(1‑x‑y‑a)MnyZraO(2‑2b)Fb和包覆于LiNixCo(1‑x‑y‑a)MnyZraO(2‑2b)Fb表面的包覆层，其中，包覆层包括磷酸盐，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜a+x+y＜1，0.0005＜a＜0.03，0.0005＜b＜0.03。本发明的镍钴锰酸锂正极材料中掺杂的锆和氟元素能够增大晶面间距从而促进锂离子迁移，提升了其压实密度和循环寿命，而且可以提升镍钴锰酸锂正极材料的结构稳定性和安全性。从而进一步地提高了镍钴锰酸锂正极材料的结构稳定性、循环性能及热稳定性。CN115732678ACN115732678A权利要求书1/2页1.一种镍钴锰酸锂正极材料，其特征在于，所述镍钴锰酸锂正极材料包括LiNixCo(1‑x‑y‑a)MnyZraO(2‑2b)Fb和包覆于所述LiNixCo(1‑x‑y‑a)MnyZraO(2‑2b)Fb表面的包覆层，其中，所述包覆层包括磷酸盐，其中，0＜x＜1，0＜y＜1，0＜a+x+y＜1，0.0005＜a＜0.03，0.0005＜b＜0.03。2.根据权利要求1所述的镍钴锰酸锂正极材料，其特征在于，所述包覆层还包括异丙醇铝，所述异丙醇铝与所述磷酸盐复合成所述包覆层，优选所述磷酸盐、所述异丙醇铝与所述LiNixCo(1‑x‑y‑a)MnyZraO(2‑2b)Fb的质量比为0.0005～0.005：0.0005～0.005：1，进一步地，优选所述磷酸盐与所述异丙醇铝的质量比为0.005～0.05：0.005～0.05，优选所述磷酸盐选自磷酸镁、磷酸锌、磷酸钙中的任意一种或多种，优选所述镍钴锰酸锂正极材料表面的残留碱含量为0.4～0.7％，优选所述LiNixCo(1‑x‑y‑a)MnyZraO(2‑2b)Fb的粒径D50为3～6μm。3.一种权利要求1或2所述镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，将包括镍钴锰前驱体、锆源、氟源和锂源的第一物料进行第一混合，得到第一混合物；步骤S2，含氧气氛中，将所述第一混合物进行第一烧结，得到镍钴锰酸锂掺杂料；步骤S3，将包括所述镍钴锰酸锂掺杂料与磷酸盐的第二物料进行第二混合，得到第二混合物；步骤S4，含氧气氛中，将所述第二混合物进行第二烧结，得到所述镍钴锰酸锂正极材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将所述磷酸盐溶于溶剂中以溶液的形式加入所述第二物料，优选所述溶剂为磷酸氢二氨水溶液，所述磷酸氢二氨水溶液的质量浓度为10～30wt％，优选所述第二物料还包括异丙醇铝，优选所述磷酸盐、所述磷酸氢二氨水溶液、所述异丙醇铝、所述镍钴锰酸锂掺杂料的质量比为0.005～0.05：0.003～0.06：0.005～0.05：1。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰前驱体、所述锆源、所述氟源、所述锂源的摩尔比为1：0.0005～0.003：0.0005～0.003：1.0～1.15，优选所述镍钴锰前驱体选自镍钴锰氧化物、镍钴锰氢氧化物或镍钴锰碳酸盐中的任意一种或多种；优选所述锆源选自氧化锆、乙酸锆、碳酸锆中的任意一种或多种；优选所述氟源选自氟化锂、氟化钠、氟化钾中的任意一种或多种；优选所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、醋酸锂中的任意一种或多种。6.根据权利要求3至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合与所述第二混合各自独立地为球磨混合，优选所述球磨混合的转速为100～800r/min，优选所述球磨混合的时间为1～6h。7.根据权利要求3至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结的温度为700～1100℃，优选所述第一烧结的升温速率为1～10℃/min，优选所述第一烧结的时间为5～30h。8.根据权利要求3至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二烧结的温