[发明专利]梯度掺杂的无钴正极材料及其制备方法以及锂离子电池正极和锂电池

权利要求书

1.一种梯度掺杂的无钴正极材料，其特征在于，所述正极材料的组成由通式LiNi_xMn_yA_zO₂表示，0.55≤x≤0.95；0.05≤y≤0.45；0.005≤z≤0.02；其中，沿所述正极材料的表层至中心方向，所述元素A在所述正极材料中的含量呈递减趋势；以所述正极材料的总重量为基准，所述元素A在所述正极材料的表层的含量为0.2-2重量％，在所述正极材料的中心的含量为0.05-0.2重量％；

其中，所述元素A为Al、Zr、Ti、B和W中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其中，以所述正极材料的总重量为基准，所述元素A在所述正极材料的表层的含量为0.2-1重量％，在所述正极材料的中心的含量为0.05-0.1重量％。

3.根据权利要求1所述的正极材料，其中，以所述正极材料的总重量为基准，Al的总含量为0.1-1重量％，Zr的总含量为0.1-2重量％，Ti的总含量为0.1-2重量％，B的总含量为0.1-1.5重量％，W的总含量为0.1-2重量％。

4.根据权利要求3所述的正极材料，其中，以所述正极材料的总重量为基准，Al的总含量为0.5-1重量％，Zr的总含量为0.5-1重量％，Ti的总含量为0.5-0.8重量％，B的总含量为0.5-1重量％，W的总含量为0.5-1.5重量％。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的正极材料，其中，所述正极材料为单晶材料。

6.根据权利要求5所述的正极材料，其中，所述正极材料的平均粒径为1-5μm。

7.根据权利要求6所述的正极材料，其中，所述正极材料的平均粒径为3-4μm。

8.一种权利要求1-7中任意一项所述的梯度掺杂的无钴正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)将锂盐、前驱体和第一添加剂进行第一混合后再进行第一焙烧处理，得到第一物料；

(2)将所述第一物料和第二添加剂进行第二混合后再进行第二焙烧处理，得到第二物料；

(3)将所述第二物料进行粉碎和筛分处理，得到梯度掺杂的无钴正极材料；

其中，所述前驱体的表达式为Ni_x1Mn_y1(OH)₂，0.55≤x₁≤0.95；0.05≤y₁≤0.45；

其中，所述第一添加剂和所述第二添加剂相同，各自选自ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂、Zr(OH)₄、Al(OH)₃、H₃BO₃和WO₃中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述锂盐、前驱体和第一添加剂的重量比为1：(2-2.2)：(0.003-0.03)。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述第一物料和所述第二添加剂的重量比为1：(0.004-0.06)。

11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中，所述第一添加剂和所述第二添加剂的重量比为1：(2-4)。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述第一混合的条件包括：100L设备搅拌转速为800-900rpm，搅拌时间为10-20min。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一焙烧的条件包括：温度为500-600℃，升温速率为1-5℃/min，时间为4-6h。