一种正极材料及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种正极材料及其制备方法和锂离子电池

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种正极材料及其制备方法和锂离子电池
。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为新一代的绿色二次电池，具有循环寿命长
、
放电能量低以及无记忆效应的优点，并且，具有容量大
、
体积小
、
重量轻
、
高电压
、
高能量密度
、
安全性能好的优势；其在
3C
领域，储能领域的应用越来越为广泛
。
对于提升锂离子电池的性能，高电压，高压实是其发展方向
。
[0003]正极材料是制约锂离子电池性能的关键材料之一
。
锂离子电池的正极材料包括钴酸锂，其具有首次效率高和循环性能优异等优点；但随着电压的升高，钴酸锂的循环性能变差；随着锂离子脱出越来越多，高脱锂状态导致材料发生相变，晶格失氧，难以保证晶体维持稳定的结构，导致容量快速衰减；材料的表面结构不稳定，会与电解液发生反应，造成钴的溶解
。
这些都是限制锂离子电池向高电压平台发展的因素
。
并且，目前常规制备方法制得的钴酸锂正极材料还存在比表面积大等缺点，从而影响钴酸锂正极材料的循环性能
。
[0004]有鉴于此，特提出此专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种正极材料，以解决现有技术中存在的钴酸锂正极材料在高电压条件下结构不稳定
、
循环性能差等问题
。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种上述正极材料的制备方法，该制备方法有效改善了正极材料的表面形貌，使其颗粒表面更光滑
。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种锂离子电池，包括上述正极材料，其具有优异的电化学性能
。
[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]第一方面，本专利技术提供了一种正极材料包括基体材料以及附着于所述基体材料表面的包覆材料；
[0010]所述基体材料的化学式为：
Li
a
Co1‑
x
‑
y
‑
z
M
x
Ni
y
Mn
z
O2，式中，
M
元素选自
Mg、Zn、Zr、Nb、Ta、In、Sc、Ce、Gd、Al、Ti、Ge、W、V、Y
和
La
中的至少一种，
0.85<a≤1.5
，
0≤x≤1/2
，
0<y≤2/3
，
0<z≤2/3
；
[0011]所述包覆材料中包括含有
L
元素的氧化物，以及氟化物；所述
L
元素选自
Al、Mg、Zn、Ti、Zr、Nb、Ta、In、Sc、Ce、Gd、Ge、W、V、Y
和
La
中的至少一种
。
[0012]进一步地，所述正极材料中，所述包覆材料的含量为
1000
～
5000ppm。
[0013]进一步地，包括以下特征
(1)
至
(3)
中的至少一种；
[0014](1)
所述基体材料包括第一粒径的基体材料和第二粒径的基体材料；
[0015]其中，所述第一粒径的基体材料的
D50
为
16
～
21
μ
m
，所述第二粒径的基体材料的
D50
为3～8μ
m
；
[0016](2)
所述第一粒径的基体材料与所述第二粒径的基体材料的质量比为
(65
～
85)
：
(15
～
35)
；
[0017](3)
所述第一粒径的基体材料和所述第二粒径的基体材料中至少一种掺杂有
M
元素
。
[0018]进一步地，所述正极材料的比表面积为
0.17
～
0.28m2/g
；
[0019]和
/
或；
[0020]所述正极材料的粒径
D50
为
14
～
17
μ
m。
[0021]第二方面，本专利技术还提供了如上所述的正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0022]将钴源
、
锂源
、
镍钴锰三元前驱体和含有
M
元素的化合物混合，烧结后，得到基体材料；
[0023]将所述基体材料与包覆原材料混合后，经过第一煅烧，得到所述正极材料；
[0024]其中，所述包覆材料中包括含有
L
元素的第一包覆剂和含有氟元素的第二包覆剂
。
[0025]进一步地，所述含有
M
元素的化合物选自含有
M
元素的氧化物
、
含有
M
元素的氢氧化物和含有
M
元素的碳酸盐中的至少一种
。
[0026]进一步地，所述含有
L
元素的第一包覆剂包括含有
L
元素的氧化物
、
含有
L
元素的氢氧化物和含有
L
元素的碳酸盐中的至少一种；所述含有氟元素的第二包覆剂包覆材料包括
LiF、MgF2、AlF3、TiF4、YF3、CoF2、LaF3、GaF3和
NiF2中的至少一种
。
[0027]进一步地，包括以下特征
(1)
至
(3)
中的至少一种；
[0028](1)
所述基体材料的制备方法，包括如下步骤：各原料混合后，依次经烧结和粉碎后得到第一粒径的基体材料；各原料混合后，依次经烧结和粉碎后得到第二粒径的基体材料；将第一粒径的基体材料和第二粒径的基体材料混匀；其中，所述第一粒径的基体材料的
D50
为
16
～
21
μ
m
，所述第二粒径的基体材料的
D50
为3～8μ
m
；
[0029](2)
所述第一粒径的基体材料与所述第二粒径的基体材料的质量比为
(65
～
85)
：
(15
～
35)
；
[0030](3)
所述第一粒径的基体材料和所述第二粒径的基体材料中至少一种掺杂有
M
元素
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种正极材料，其特征在于，包括基体材料以及附着于所述基体材料表面的包覆材料；所述基体材料的化学式为：
Li
a
Co1‑
x
‑
y
‑
z
M
x
Ni
y
Mn
z
O2，式中，
M
元素选自
Mg、Zn、Zr、Nb、Ta、In、Sc、Ce、Gd、Al、Ti、Ge、W、V、Y
和
La
中的至少一种，
0.85<a≤1.5
，
0≤x≤1/2
，
0<y≤2/3
，
0<z≤2/3
；所述包覆材料中包括含有
L
元素的氧化物，以及氟化物；所述
L
元素选自
Al、Mg、Zn、Ti、Zr、Nb、Ta、In、Sc、Ce、Gd、Ge、W、V、Y
和
La
中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料中，所述包覆材料的含量为
1000
～
5000ppm。3.
根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，包括以下特征
(1)
至
(3)
中的至少一种；
(1)
所述基体材料包括第一粒径的基体材料和第二粒径的基体材料；其中，所述第一粒径的基体材料的
D50
为
16
～
21
μ
m
，所述第二粒径的基体材料的
D50
为3～8μ
m
；
(2)
所述第一粒径的基体材料与所述第二粒径的基体材料的质量比为
(65
～
85)
：
(15
～
35)
；
(3)
所述第一粒径的基体材料和所述第二粒径的基体材料中至少一种掺杂有
M
元素
。4.
根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料的比表面积为
0.17
～
0.28m2/g
；和
/
或；所述正极材料的粒径
D50
为
14
～
17
μ
m。5.
根据权利要求1～4任一项所述的正极材料的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洋，刘栋，
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：