[发明专利]正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及一种正极材料及其制备方法和锂离子电池。一种正极材料的制备方法，包括步骤：将基料、锂源及添加剂混合，得到混合物；将混合物在第一温度下烧结6h～15h，然后降温至第二温度，并在第二温度下保温0.5h～4h，得到烧结体，第一温度为600℃～1000℃，第二温度为100℃～850℃，第一温度大于第二温度；将烧结体在第三温度烧结1h～4h，然后降温至第四温度，并在第四温度下保温0.5h～4h，得到正极材料，该正极材料为单晶三元正极材料，第三温度为600℃～950℃，第四温度为100℃～800℃，第三温度大于第四温度。与现有的单晶正极材料的制备工艺相比，上述正极材料的制备方法的烧结温度较低。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的绿色电源，具有比能量高、自放电小、开路电压高、无记忆效应、循环寿命长、无环境污染等优点，因此被广泛用做手机、笔记本电脑、数码相机等电子产品的电源；同时，锂离子电池也是电动汽车电源，又是太阳能类再生能源的储能电源。

锂离子电池产业中的核心环节是电池材料的制造，电池性能在很大程度上依赖于正极材料的性能。目前，单晶三元正极材料凭借着其优异的电化学性能已经在正极材料领域占据越来越重要的地位，但单晶三元正极材料制备过程中的烧结温度较高，而使制得的单晶三元正极材料的比容量损失较大。

发明内容

基于此，有必要提供一种煅烧温度较低的正极材料的制备方法。

此外，还提供了一种正极材料和锂离子电池。

一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将基料、锂源及添加剂混合，得到混合物，其中，所述基料选自未经烧结的前驱体及经烧结的所述前驱体中的一种，所述前驱体的通式为Ni_1-x-yCo_xM_y(OH)₂，其中，所述M选自Mn及Al中的一种，0x＜1，0y＜1，所述添加剂包括氧化物、氟化物及氢氧化物中的至少一种，所述氧化物包含Mn、Al、Ca、Ti、V、Mg、Zr、Y、B、Nb、Ta、La、F、W、Mo、Re、Sr及Sc中的至少一种元素，所述氟化物包含Mn、Al、Ca、Ti、V、Mg、Zr、Y、B、Nb、Ta、La、F、W、Mo、Re、Sr及Sc中的至少一种元素，所述氢氧化物包含Mn、Al、Ca、Ti、V、Mg、Zr、Y、B、Nb、Ta、La、F、W、Mo、Re、Sr及Sc中的至少一种元素；

将所述混合物在第一温度下烧结6h～15h，然后降温至第二温度，并在所述第二温度下保温0.5h～4h，得到烧结体，所述第一温度为600℃～1000℃，所述第二温度为100℃～850℃，所述第一温度大于所述第二温度；

将所述烧结体在第三温度下烧结1h～4h，然后降温至第四温度，并在所述第四温度下保温0.5h～4h，得到正极材料，所述第三温度为600℃～950℃，所述第四温度为100℃～800℃，所述第三温度大于所述第四温度。

上述正极材料的制备方法通过将基料、锂源及添加剂混合得到混合物，再将混合物分别在第一温度、第二温度、第三温度及第四温度进行烧结，以控制混合物的晶界扩散速度和迁移速度，使混合物不断致密化，得到正极材料，该正极材料为单晶三元正极材料。与现有的单晶正极材料的制备工艺相比，上述正极材料的制备方法能够大幅降低烧结温度，有利于减少锂和镍的混排，以获得更好的层状结构，从而最大限度地减少制得的正极材料的比容量的损失。

在其中一个实施例中，所述第一温度降至所述第二温度的降温速率1℃/min～5℃/min，所述第三温度降至所述第四温度的降温速率为1℃/min～5℃/min。