正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池。锂离子电池正极材料包括：四元正极材料、第一包覆层、第二包覆层，第一包覆层包覆在四元正极材料的表面，第二包覆层包覆在第一包覆层的表面；第一包覆层包括钴

【技术实现步骤摘要】
正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池在手机、电脑、汽车、储能等领域的广泛应用，人们对电池的安全性、能量密度和循环稳定性能的需求越来越高。这种电池中最具代表性的就是正极和负极中的锂离子在嵌入与脱嵌时化学电位的变化而产生电能的锂二次电池(LIBs)。而正极材料对LIBs的性能有直接主导的作用，因此许多研究人员致力于实现容量大、充电/放电速度快、循环寿命长的可进行锂离子可逆的嵌入与脱嵌的正极材料。
[0003]超高镍四元单晶正极材料被认为是最具有开发前景的正极材料，研究表明其容量高，但是循环稳定性较差，材料导电性较低。目前对锂离子电池正极材料进行表面包覆是最有效的改性方法之一，但是传统包覆工艺包覆不均匀，同时降低了材料的导电性，包覆效果不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池，以解决现有技术中正极材料容易与电解液接触发生副反应，从而降低材料的导电性、影响材料的使用寿命的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂离子电池正极材料，锂离子电池正极材料包括：四元正极材料、第一包覆层、第二包覆层，第一包覆层包覆在四元正极材料的表面，第二包覆层包覆在第一包覆层的表面；第一包覆层包括钴
‑
钨氧化物的共包覆层，第二包覆层包括镧/>‑
硼氧化物的共包覆层。
[0006]进一步地，钴、钨、四元正极材料的质量比为0.003～0.009:0.001～0.003:1；优选镧、硼、正极材料的质量比为0.001～0.003:0.001～0.003:1。
[0007]进一步地，第一包覆层的厚度为5～10nm；优选第二包覆层的厚度为5～10nm，锂离子电池正极材料的粒径为5～12μm。
[0008]进一步地，四元正极材料的通式为LiNi
x
Co
y
Mn
z
Al
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
O2，其中，0.9＜x＜1、0＜y＜0.05、0＜z＜0.05，0＜x+y+z＜1，优选四元正极材料中还具有掺杂元素。
[0009]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种上述锂离子电池正极材料的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，在第一含氧气气氛下，将包括四元正极材料与钴源、钨源的第一混合物进行第一煅烧，得到钴
‑
钨氧化物共包覆的正极材料；步骤S2，在第二含氧气气氛下，将钴
‑
钨氧化物共包覆的正极材料与镧源、硼源的第二混合物进行第二煅烧，得到锂离子电池正极材料。
[0010]进一步地，第一煅烧的温度高于第二煅烧的温度，优选第一煅烧的温度为550～650℃；优选第二煅烧的温度为250～350℃。
[0011]进一步地，第一煅烧的时间为4～8h，优选第二煅烧的时间为4～8h。
[0012]进一步地，钴源选自氢氧化钴、氧化钴中的一种或多种；优选钨源选自二氧化钨、三氧化钨中的一种或多种；优选钴源中的钴、钨源中的钴钨、四元正极材料的质量比为0.003～0.009:0.001～0.003:1。
[0013]进一步地，镧源为氧化镧；优选硼源选自硼酸、氧化硼中的一种或多种；优选镧源中的镧、硼源中的硼、正极材料的质量比为0.001～0.003:0.001～0.003:1。
[0014]进一步地，制备方法还包括四元正极材料的制备过程，制备过程包括：在第三含氧气气氛下，将包括镍钴锰铝氢氧化物与LiOH、掺杂剂的混合物进行第三煅烧，得到四元正极材料，优选第三煅烧的温度大于所述第一煅烧的温度；优选LiOH和镍钴锰铝氢氧化物中Li、金属的摩尔比为1～1.05:1；优选掺杂剂选自ZrO2、氢氧化锆中的一种或多种；优选掺杂剂中的掺杂元素与四元正极材料的质量比为0.001～0.002:1，优选第三煅烧的温度为650～750℃，优选第一煅烧的时间为4～8h。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂离子电池的正极，包括正极集流体和正极材料层，正极材料层包括上述锂离子电池正极材料。
[0016]根据本专利技术的又一方面，提供了一种锂离子电池，包括正极和负极，正极为上述锂离子电池的正极。
[0017]应用本专利技术的技术方案，本申请的锂离子电池正极材料的第一包覆层可以与四元正极材料表面的残碱发生反应，减少副反应；另外，钴和钨的电子导电性优于四元正极材料的电子导电性，因此该第一包覆层还可以提高材料表面的电子导电性，同时，第二包覆层在四元正极材料表面形成一层膜状保护层，可有效抑制四元正极材料与电解液接触产生不良反应，从而使材料循环性能得到明显改善。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1示出了本专利技术实施例1制备的锂离子电池充放电曲线图；
[0020]图2示出了本专利技术对比例1制备的锂离子电池充放电曲线图；
[0021]图3示出了本专利技术实施例1与对比例1制备的锂离子电池循环保持率曲线图，其中位于上方的曲线为实施例1的循环保持曲线，位于下方的为对比例1的循环保持曲线。
具体实施方式
[0022]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0023]如
技术介绍
所分析的，现有技术中存在正极材料容易与电解液接触发生副反应，从而降低材料的导电性、影响材料的使用寿命的问题。为了解决这一问题，本申请提供了一种正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池。
[0024]在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种锂离子电池正极材料，锂离子电池正极材料包括：四元正极材料、第一包覆层、第二包覆层，第一包覆层包覆在四元正极材料的表面，第二包覆层包覆在第一包覆层的表面；第一包覆层包括钴
‑
钨氧化物的共包覆层，
第二包覆层包括镧
‑
硼氧化物的共包覆层。
[0025]本申请的锂离子电池正极材料的第一包覆层可以与四元正极材料表面的残碱发生反应，减少副反应；另外，钴和钨的电子导电性优于四元正极材料的电子导电性，因此该第一包覆层还可以提高材料表面的电子导电性；同时，第二包覆层在四元正极材料表面形成一层膜状保护层，可有效抑制四元正极材料与电解液接触产生不良反应，从而使材料循环性能得到明显改善。
[0026]为了利用元素之间的协同作用，进一步提高四元正极材料的导电性能，同时包覆层起到保护层、减少副反应的作用，在一些实施例中，钴、钨、四元正极材料的质量比为0.003～0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，所述锂离子电池正极材料包括：四元正极材料、第一包覆层、第二包覆层，所述第一包覆层包覆在所述四元正极材料的表面，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钴
‑
钨氧化物的共包覆层，所述第二包覆层包括镧
‑
硼氧化物的共包覆层。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述钴、所述钨、所述四元正极材料的质量比为0.003～0.009:0.001～0.003:1；优选所述镧、所述硼、所述正极材料的质量比为0.001～0.003:0.001～0.003:1。3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述第一包覆层的厚度为5～10nm；优选所述第二包覆层的厚度为5～10nm，所述锂离子电池正极材料的粒径为5～12μm。4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述四元正极材料的通式为LiNi
x
Co
y
Mn
z
Al
(1
‑
x
‑
y
‑
z)
O2，其中，0.9＜x＜1、0＜y＜0.05、0＜z＜0.05，0＜x+y+z＜1，优选所述四元正极材料中还具有掺杂元素。5.一种权利要求1至4中任一项锂离子电池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，在第一含氧气气氛下，将包括四元正极材料与钴源、钨源的第一混合物进行第一煅烧，得到钴
‑
钨氧化物共包覆的正极材料；步骤S2，在第二含氧气气氛下，将所述钴
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钨氧化物共包覆的正极材料与镧源、硼源的第二混合物进行第二煅烧，得到所述锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王壮，张树涛，李子郯，白艳，王亚州，马加力，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：