一种无钴富锂正极材料及其制备方法、正极片和电池技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种无钴富锂正极材料及其制备方法、正极片和电池。本发明专利技术的无钴富锂正极材料，包括第一材料以及包覆于所述第一材料至少部分表面的包覆剂；所述第一材料由镍锰氢氧化物前驱体、锂源和掺杂剂煅烧得到；所述掺杂剂包括WO3和/或TiO2；所述包覆剂包括SiO2。本发明专利技术以镍锰氢氧化物为前驱体，通过掺杂剂WO3和/或TiO2，以及包覆剂二氧化硅的协调配合作用，使得无钴富锂正极材料的容量循环、首效和压降得到显著地改善。善。善。

【技术实现步骤摘要】
一种无钴富锂正极材料及其制备方法、正极片和电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种无钴富锂正极材料及其制备方法、正极片和电池。

技术介绍

[0002]在当前节能减排和环境保护的背景下，发展高能量密度和高功率密度化学电源体系的任务迫在眉睫。富锂锰基层状氧化物(LMROs)因有超过250mAhg
‑1的高比容量、4.8V的高工作低成本以及高安全性等特点，正越来越受到研究者的广泛关注。但是其首次库伦效率低、电压衰减严重和倍率性能差制约了富锂材料的发展。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供一种无钴富锂正极材料，以解决现有技术中的富锂材料首次库伦效率低、电压衰减严重、倍率性能差的技术问题。本专利技术通过掺杂剂和包覆剂的协调配合作用，进一步改善正极材料的首次库伦效率、倍率性能，减缓电压衰减。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的无钴富锂正极材料的制备方法，该方法简单易行。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种正极片，包括所述的无钴富锂正极材料。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种电池，包括所述的正极片。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]一种无钴富锂正极材料，包括第一材料以及包覆于所述第一材料至少部分表面的包覆剂；所述第一材料由镍锰氢氧化物前驱体、锂源和掺杂剂煅烧得到；
[0010]所述掺杂剂包括WO3和/或TiO2；
[0011]所述包覆剂包括SiO2。
[0012]优选地，所述镍锰氢氧化物前驱体的化学通式包括Ni
x
Mn1‑
x
(OH)2，其中，0<x≤0.5。
[0013]优选地，所述镍锰氢氧化物前驱体的振实密度为1.2～1.6g/cm3，比表面积为20～30m2/g，中值粒径D50为2～6μm。
[0014]优选地，所述锂源包括碳酸锂和/或或氢氧化锂。
[0015]优选地，所述镍锰氢氧化物前驱体和锂源的摩尔比为1：(1.2～1.5)。
[0016]优选地，所述掺杂剂的掺杂量为1800～10000ppm。
[0017]优选地，所述包覆剂的包覆量为1800～10000ppm。
[0018]优选地，所述掺杂剂的掺杂量为1900～3000ppm，所述包覆剂的包覆量为1900～3000ppm。
[0019]所述的无钴富锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020]将镍锰氢氧化物前驱体、锂源和掺杂剂的混合物于含氧气氛下进行第一煅烧处理，得到第一材料；将所述第一材料与包覆剂的混合物于含氧气氛下进行第二煅烧处理。
[0021]优选地，所述第一煅烧处理的温度为850～950℃，保温时间为8～12h。
[0022]优选地，所述第一煅烧处理的升温速率为2～4℃/min。
[0023]优选地，所述第二煅烧处理的温度为400～700℃，所述第二煅烧处理的时间为4～6h。
[0024]优选地，所述第二煅烧处理的升温速率为1～3℃/min。
[0025]一种正极片，包括所述的无钴富锂正极材料。
[0026]一种电池，包括所述的正极片。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术以镍锰氢氧化物为前驱体，通过掺杂剂WO3和/或TiO2，以及包覆剂二氧化硅的协调配合作用，使得无钴富锂正极材料的容量循环、首效和压降都得到了显著改善。
[0029](2)本专利技术将镍锰氢氧化物前驱体、锂源和掺杂剂的混合物于含氧气氛下进行煅烧处理，得到的第一材料与包覆剂的混合物于含氧气氛下进行煅烧处理，即可得到无钴富锂正极材料，简单易行。
[0030](3)本专利技术正极材料制备得到的电池具有优异的循环性能、倍率性能和安全性能。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术实施例1得到的无钴富锂正极材料的扫描电镜(SEM)图；
[0033]图2为本专利技术实施例1的无钴富锂正极材料的二次颗粒的SEM图。
具体实施方式
[0034]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0035]根据本专利技术的一个方面，本专利技术涉及一种无钴富锂正极材料，包括第一材料以及包覆于所述第一材料至少部分表面的包覆剂；所述第一材料由镍锰氢氧化物前驱体、锂源和掺杂剂煅烧得到；
[0036]所述掺杂剂包括WO3(三氧化钨)和/或TiO2(二氧化钛)；
[0037]所述包覆剂包括SiO2(二氧化硅)。
[0038]通过掺杂剂的掺杂可使无钴富锂正极材料的循环和压降明显改善，提高了材料的容量保持率。包覆剂的作用主要是使材料的容量和首效得到显著提高，因为SiO2材料存在的大量氧空位和惰性层保护作用，合成了纳米SiO2包覆的富锂无钴富锂正极材料可以有效改善首次充放电过程中晶格氧的消耗，所以提高了材料首效；SiO2包覆层作为惰性层可以在富锂材料表面形成一层薄的并且稳定的SEI膜；同时由于SiO2中存在氧空位可以促进Li2MnO3组分的活化反应，提升富锂材料的电化学性能，提高材料的容量。本专利技术通过掺杂和
包覆剂的协调配合作用，使得无钴富锂正极材料的容量循环、首效和压降都得到了显著改善。
[0039]在一种实施方式中，所述掺杂剂的粒径为50～200nm。所述掺杂剂的粒径包括但不限于为60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm或190nm。
[0040]在一种实施方式中，所述包覆剂的粒径为50～200nm。所述包覆剂的粒径包括但不限于为60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm或190nm。
[0041]在一种实施方式中，包覆剂在第一材料表面的包覆率为5％～100％，例如可以为10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％。
[0042]本专利技术合成的无钴富锂正极材料为球型，粒径为2～6μm。
[0043]在一种实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无钴富锂正极材料，其特征在于，包括第一材料以及包覆于所述第一材料至少部分表面的包覆剂；所述第一材料由镍锰氢氧化物前驱体、锂源和掺杂剂煅烧得到；所述掺杂剂包括WO3和/或TiO2；所述包覆剂包括SiO2。2.根据权利要求1所述的无钴富锂正极材料，其特征在于，所述镍锰氢氧化物前驱体的化学通式包括Ni
x
Mn1‑
x
(OH)2，其中，0<x≤0.5；优选地，所述镍锰氢氧化物前驱体的振实密度为1.2～1.6g/cm3，比表面积为20～30m2/g，中值粒径D50为2～6μm；优选地，所述锂源包括碳酸锂和/或或氢氧化锂。3.根据权利要求1或2所述的无钴富锂正极材料，其特征在于，所述镍锰氢氧化物前驱体和所述锂源的摩尔比为1：(1.2～1.5)。4.根据权利要求1所述的无钴富锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂的掺杂量为1800～10000ppm；优选地，所述包覆剂的包覆量为1800～10000ppm。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，乔齐齐，施泽涛，郭丰，李子郯，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：