[发明专利]锂离子电池正极材料及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种锂离子正极材料及锂离子电池，所述正极材料通式为Li_aNi_xCo_yMn_zM_bO₂，其中：1.0≤a≤1.2；0.00≤b≤0.05；0.30≤x≤0.60；0.10≤y≤0.40；0.15≤z≤0.30；x+y+z＝1；M元素选自Mg、Ti、Al、Zr、Y、W、Mn、Ba及稀土元素中的一种或两种以上；其中，所述正极材料在扫描电子显微镜下，由10颗以下一次单晶颗粒团聚成的二次颗粒和大于10颗一次单晶颗粒团聚成的二次颗粒组成，其中，10颗以下一次单晶颗粒团聚成的二次颗粒的面积百分数大于80％，大于10颗一次单晶颗粒团聚成的二次颗粒的面积百分数小于或等于20％。本发明所述正极材料制备得到的锂电池循环性能良好，制备工序简单，便于大规模生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料和由该正极材料制备而成的锂离子电池。

背景技术

三元正极材料由于具有能量密度高、循环寿命长、成本低、以及利于电动汽车轻量化等优点，目前已成为电动汽车动力电源的主流选择，而且未来将有更大的市场空间。

目前市场上的三元材料大部分是通过共沉淀得到的前驱体烧结而成的二次球形颗粒。在涂布冷压过程中容易导致二次球形颗粒破碎，破坏掺杂包覆层，未经掺杂包覆的一次颗粒容易导致电池高温存储胀气，影响循环性能，在高温循环过程中，随着循环次数的增加，团聚态的一次颗粒可能会分离，导致内阻增大，电池内部副反应增加，循环衰减很快。因此，需要开发新的锂离子正极材料。

在申请号为CN201410327608.5公开了“一种高电压单晶镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法”，其用共沉淀法制备已掺杂的镍钴锰氢氧化物前驱体，前驱体经过高温预烧后得到镍钴锰氧化物，将镍钴锰氧化物与锂盐、掺杂元素混合后烧结，经过包覆得到高电压单晶正极材料。专利CN201410054279.1公开了“一种高密度镍钴锰酸锂正极材料的制备方法”，其用共沉淀法制备三元前驱体，将前驱体进行高速粉碎得到单晶三元前驱体，将单晶前驱体与锂盐混合、烧结、粉碎后得到单晶三元正极材料。专利CN201110278982.7公开了“一种锂离子电池用正极材料及使用此材料的锂离子电池”，其将镍盐、钴盐、锰盐与单晶形貌碳酸锂混合，烧结、粉碎或将镍钴锰的前驱体与单晶形貌碳酸锂混合，烧结、粉碎后得到单晶正极材料，同时提出扫描电子显微镜下正极材料的形貌是单晶形貌，不是二次球形貌。

发明内容

本发明解决的技术问题是：现有技术包括上述专利中未明确指出扫描电子显微镜下什么样形貌的一次球单晶颗粒、或者什么样的单晶颗粒比例可以让锂离子电池在高温、高电压条件下具有良好的循环性能及稳定性。

即，本发明的目的是：通过调节制备方法，调节正极材料中单晶颗粒、由单晶颗粒团聚形成的二次颗粒的比例，制备出性能更加优良的锂离子电池。

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池正极材料、电池及其应用。该正极材料在扫描电子显微镜(SEM)下主要由10颗以下(1-10颗)一次球单晶颗粒团聚成的二次颗粒组成，其中，由10颗以下一次球单晶颗粒团聚成二次颗粒的面积百分数大于80％，10颗以上(大于10颗)一次球单晶颗粒团聚成的二次颗粒的面积百分数通常小于20％。该正极材料可应用于数码产品、电动大巴、储能、纯电动车用电池等。

具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：