正极材料及其制备方法和应用技术

本申请涉及一种正极材料及其制备方法和应用，该正极材料的制备方法包括：将Li源、助熔剂和镍钴锰前驱体混合得到混合原料；对混合原料进行多段温度逐段降低的高温煅烧，得到预成品，高温煅烧的温度为900℃～1050℃；对预成品进行低温煅烧，低温煅烧温度为650℃～920℃；Li源中Li原子与镍钴锰前驱体的摩尔比n为0.5<n<1.15；助熔剂包括无机盐MX，其中M包括Li

【技术实现步骤摘要】
正极材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及锂离子电池
，特别是涉及一种正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]正极材料中存在的晶界是容量保持率衰退的主要因素之一，由于晶界界面处受到充放电产生的应力不均，导致在电化学循环过程中出现晶界开裂，从而增加界面副反应，增加阻抗，并且会导致部分活性物质失活。传统的固相法制备的正极材料中晶界的量较多；而在熔盐法中，无机熔盐和Li源都能够对正极材料的微观结构进行修饰，降低产品颗粒的团聚，减少晶界的产生。
[0003]传统的降低Li源含量的正极材料的制备方法能够减少正极材料对匣钵的黏连和腐蚀以节约成本，但降低Li源的含量后，产物粒径会降低，且会产生较多团聚体和晶界。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种正极材料及其制备方法和应用。该正极材料的制备方法能够在降低Li源的含量的同时，减少产品颗粒的团聚和晶界的产生。
[0005]第一方面，本申请提供一种正极材料的制备方法，包括：
[0006]将Li源、助熔剂和镍钴锰前驱体混合得到混合原料；
[0007]对混合原料进行多段温度逐段降低的高温煅烧，得到预成品，所述高温煅烧的温度为900℃～1050℃；
[0008]对所述预成品进行低温煅烧，所述低温煅烧的温度为650℃～920℃；
[0009]所述Li源中Li原子与所述镍钴锰前驱体的摩尔比n为0.5<n<1.15；
[0010]所述助熔剂包括无机盐MX，其中M包括Li
+
、Na
+
、K
+
、Rb
+
、Cs
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Sr
2+
和Ba
2+
中的至少一种，X包括F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、NO3‑
和SO
42
‑
中的至少一种。
[0011]在一些实施例中，所述高温煅烧的时间为2.1h～26h；和/或，所述低温煅烧的时间为3h～10h。
[0012]在一些实施例中，所述Li源包括LiOH、LiOH
·
H2O、Li2CO3、LiNO3和CH3COOLi中的一种或多种。
[0013]在一些实施例中，所述镍钴锰前驱体包括Ni
x
Co
y
Mn
z
(OH)2，其中x+y+z＝1，0.6≤x≤1，0≤y≤0.4，0≤z≤0.4。
[0014]在一些实施例中，所述助熔剂与所述镍钴锰前驱体的摩尔比m为0.001<m<1。
[0015]在其中一个实施例中，对所述混合原料进行两段温度逐段降低的高温煅烧，第一段高温煅烧的温度为980℃～1050℃，恒温时间为0.1h～2h，第二段高温煅烧的温度为900℃～980℃，时间为2～24h。
[0016]在其中一个实施例中，所述高温煅烧的升温速率为3℃/min～6℃/min；
[0017]和/或，将所述预成品低温煅烧后以2℃/min～10℃/min的降温速率降至200℃以
下。
[0018]第二方面，本申请提供一种正极材料，通过上述任一所述的制备方法制备得到。
[0019]第三方面，本申请提供一种正极极片，包括集流体和位于所述集流体至少一个表面之上的活性层，所述活性层包括上述任一所述的制备方法制备的正极材料或上述的正极材料。
[0020]第四方面，本申请提供一种锂离子电池，包括上述的正极极片。
[0021]上述正极材料的制备方法降低了熔盐法制备正极材料中Li源的含量，为了减少团聚体和晶界的产生，先将混合原料于高温煅烧的相对高温段温度范围内进行煅烧，该温度范围下能迅速增大正极材料的粒径；然后在高温煅烧的相对低温段温度范围内进行一次煅烧或多次温度逐次降低的煅烧，进而修复正极材料的内部结构，减少锂镍混排。通过这种方法，可实现使用熔盐法进行正极材料的制备时，在降低Li源含量后仍能制备得到低晶界少团聚体的正极材料，同时，该正极材料具有良好的电化学性能。
附图说明
[0022]图1为本申请实施例1提供的正极材料的SEM图；
[0023]图2为本申请实施例2提供的正极材料的SEM图；
[0024]图3为本申请实施例3提供的正极材料的SEM图；
[0025]图4为本申请实施例4提供的正极材料的SEM图；
[0026]图5为本申请实施例5提供的正极材料的SEM图；
[0027]图6为本申请实施例6提供的正极材料的SEM图；
[0028]图7为本申请对比例1提供的正极材料的SEM图；
[0029]图8为本申请对比例2提供的正极材料的SEM图；
[0030]图9为本申请对比例3提供的正极材料的SEM图；
[0031]图10为本申请对比例4提供的正极材料的SEM图。
具体实施方式
[0032]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
[0033]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0034]本申请一实施例提供了一种正极材料的制备方法，包括：
[0035]将Li源、助熔剂和镍钴锰前驱体混合得到混合原料；
[0036]对混合原料进行多段温度逐段降低的高温煅烧，得到预成品，高温煅烧的温度为900℃～1050℃；
[0037]对预成品进行低温煅烧，低温煅烧的温度为650℃～920℃；
[0038]Li源中Li原子与镍钴锰前驱体的摩尔比n为0.5<n<1.15；
[0039]助熔剂包括无机盐MX，其中M包括Li
+
、Na
+
、K
+
、Rb
+
、Cs
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Sr
2+
和Ba
2+
中的至少一种，X包括F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、NO3‑
和SO
42
‑
中的至少一种。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将Li源、助熔剂和镍钴锰前驱体混合得到混合原料；对混合原料进行多段温度逐段降低的高温煅烧，得到预成品，所述高温煅烧的温度为900℃～1050℃；对所述预成品进行低温煅烧，所述低温煅烧的温度为650℃～920℃；所述Li源中Li原子与所述镍钴锰前驱体的摩尔比n为0.5<n<1.15；所述助熔剂包括无机盐MX，其中M包括Li
+
、Na
+
、K
+
、Rb
+
、Cs
+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Sr
2+
和Ba
2+
中的至少一种，X包括F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、NO3‑
和SO
42
‑
中的至少一种。2.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述高温煅烧的时间为2.1h～26h；和/或，所述低温煅烧的时间为3h～10h。3.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述Li源包括LiOH、LiOH
·
H2O、...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱冠男，郝雪蓉，吕菲，徐宁，
申请(专利权)人：天津巴莫科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：