[发明专利]一种正极材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及电化学领域，特别是涉及一种长寿命的正极材料及其制备方法和用途。本发明提供一种长寿命的正极材料，包括基体，所述基体的通式为Li_xNi_yCo_zM_kMe_pO_rA_m，0.95≤x≤1.05，0.5≤y≤1，0≤z≤1，0≤k≤1，0≤p≤0.1，1≤r≤52，0≤m≤2，m+r≤2，M选自Mn、Al中的一种或两种，Me选自Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti、Sr、Sb、Y、W、Nb中的一种或几种，A选自N、F、S、Cl中的一种或几种；所述正极材料的氧缺陷程度满足条件(1)或条件(2)中的至少一个：(1)1.77≤OD1≤1.90；(2)0.69≤OD2≤0.74。本发明中，正极材料的具有较强的晶体结构稳定性以及较低的Li/Ni混排程度，使用该正极材料的电池具有较高的能量密度以及长循环寿命，同时循环过程中的产气问题得到有效抑制。

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别是涉及一种长寿命的正极材料及其制备方法和用途。

背景技术

随着能源危机以及环境问题的不断升级，开发新型绿色能源已迫在眉睫。锂离子电池具有比能量高、应用温度范围宽、自放电率低、循环寿命长、安全性能好、无污染等优点，现已被应用于各个领域中。锂离子电池作为汽车的能源系统取代传统内燃机车已在世界各地逐步尝试。然而目前常用的磷酸铁锂(LiFePO₄)、低镍三元(LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂)等，由于受到材料本身的性质局限，不能完全满足动力电池对锂离子电池正极材料能量密度的需求。提高高镍三元正极材料的镍含量可以提升电池的能量密度，因此，高镍三元正极材料是目前动力电池的主要研究对象之一。但是，随着镍含量的增加，正极材料的Li/Ni混排有明显上升，材料的氧缺陷也有明显的增加，高容量动力电池的循环性能恶化较快、日历寿命较短，是目前量产商业化的瓶颈之一。

目前在三元正极材料层面，提高循环性能主要手段为主元素含量优化、掺杂及包覆改性技术。这三种手段均能一定程度的提高循环性能，但仍与市场需求存在差距。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种长寿命的正极材料及其制备方法和用途，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种长寿命的正极材料，包括基体，所述基体的通式为Li_xNi_yCo_zM_kMe_pO_rA_m，0.95≤x≤1.05，0.5≤y≤1，0≤z≤1，0≤k≤1，0≤p≤0.1，1≤r≤5 2，0≤m≤2，m+r≤2，M选自Mn和/或Al，Me选自Zr、Zn、Cu、Cr、Mg、Fe、V、Ti、Sr、Sb、Y、W、Nb中的一种或多种的组合，A选自N、F、S、Cl中的一种或多种的组合；所述正极材料的氧缺陷程度满足条件(1)或条件(2)中的至少一个：

(1)1.77≤OD1≤1.90，其中，OD1＝(I₁₀₁/I₀₁₂)^0.5，I₁₀₁表示XRD图谱中所述正极材料(101)晶面的XRD衍射峰强度，I₀₁₂表示XRD图谱中所述正极材料(012)晶面的衍射峰强度；

(2)0.69≤OD2≤0.74，其中，OD2＝(I₁₀₁/I₁₀₄)^0.5，I₁₀₁表示XRD图谱中所述正极材料(101)晶面的XRD衍射峰强度，I₁₀₄表示XRD图谱中所述正极材料(104)晶面的衍射峰强度。

本发明另一方面提供一种正极极片，包括正极集流体和正极活性物质层，所述正极活性物质层包括所述的正极材料。