[发明专利]锂电池用正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种锂电池用正极材料及其制备方法和应用。本发明所述的锂电池用正极材料包括具有层状结构的锂金属复合氧化物和形成在所述锂金属复合氧化物表面的硼包覆层，其中，所述锂金属复合氧化物包括Li、Ni和掺杂元素M1，所述掺杂元素M1为选自Zr、Mg、Al、Ni、Mn、Zn、Fe、Cr、Mo和W中的至少一种，所述Ni和所述掺杂元素M1的总和与所述Li的摩尔比小于1，所述硼包覆层包括硼和/或硼化物。该锂电池用正极材料结构稳定性好，电化学性能稳定，不易与电解液发生反应。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种锂电池用正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

当前新能源行业迅速发展，新能源汽车作为新能源行业里的重要一环，对电池的稳定性与安全性提出了更高的要求。动力电池作为新能源汽车的核心，将直接决定新能源汽车的性能，为满足新能源汽车对续航里程以及性价比的需求，研究人员普遍采用高镍正极材料来代替传统的LiCoO₂材料。锂镍系氧化物不仅比钴氧化物价格低廉，当以4.3V充电时放电容量较高，掺杂的锂镍类氧化物的可逆容量超过LiCoO₂的容量(165mAh/g)约200mAh/g左右，因而锂镍系正极活性物质不仅有稍低的放电电压和体积密度，还有被改善的能源密度，被用在高容量电池上；但是锂镍系正极活性物质的最大问题是合成时留在表面的Li₂CO₃和LiOH等锂杂质的存在，留在表面的锂杂质会与空气中的CO₂或H₂O发生反应，形成Li₂CO₃，这样的Li₂CO₃不仅会引发初期不可逆容量的形成，妨碍表面锂离子移动等问题，还因电化学反应中的分解反应而成为产生气体的主要原因，这些残余碱的存在将影响电池循环性能与安全性能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种锂电池用正极材料，以确保镍系正极活性物质的结构稳定性并抑制其表面的副反应。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提出一种锂电池用正极材料。根据本发明的实施例，该锂电池用正极材料包括具有层状结构的锂金属复合氧化物和形成在所述锂金属复合氧化物表面的硼包覆层，其中，

所述锂金属复合氧化物包括Li、Ni和掺杂元素M1，所述掺杂元素M1为选自Zr、Mg、Al、Ni、Mn、Zn、Fe、Cr、Mo和W中的至少一种，所述Ni和所述掺杂元素M1的总和与所述Li的摩尔比小于1，所述硼包覆层包括硼和/或硼化物。

进一步地，所述锂金属复合氧化物的化学式为Li_xM_eM1_dO₂，其中，M_e的化学式为Ni_aCo_bMn_c，M1为选自Zr、Mg、Al、Ni、Mn、Zn、Fe、Cr、Mo和W中的至少一种，1.00≤x≤1.03，0.75≤a≤0.85，0b≤0.3，0c≤0.3，0d0.01，a+b+c+d＝1。

进一步地，所述掺杂元素M1为选自Zr、Mg、Al、Zn、Fe、Cr、Mo和W中的至少一种。

进一步地，所述掺杂元素的掺杂量为所述正极材料的3～7wt‰。

进一步地，所述硼包覆层的含量为所述正极材料的0.4～2wt‰。

进一步地，所述锂金属复合氧化物的a轴晶格参数不低于c轴晶格参数不低于

进一步地，所述硼化物为硼酸锂和/或氧化硼，

进一步地，所述硼包覆层通过湿法包覆或干法包覆形成。