[发明专利]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

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种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。所述正极材料包括核以及包覆所述核的壳，所述核为无钴正极材料，所述核的化学式为LiNi_xMn_yO₂，其中，0.55≤x≤0.95，0.05≤y≤0.45，所述壳为包覆剂和碳。本发明的方法能够提高无钴正极材料包覆过程中的分散性，同时能够提高无钴正极材料的导电性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种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。

背景技术

当前，新能源汽车领域对锂离子动力电池的安全、续航里程、成本要求越来越高。在动力电池的四大主材中，正极材料性能对整个电池性能起着至关重要的作用，同时其成本占动力电池总成本的30～40％。因此，若要提高电池性能，降低其成本，需要提高提高正极材料性能，降低正极材料的成本。

目前广泛使用的NCM正极中钴元素价格昂贵，易对环境造成污染，因此需要降低三元正极材料的钴含量，或者使材料中不含钴。然而，无钴单晶层状正极材料因为一次粒径比较小，D₅₀在2-4um，所以在干法包覆过程中容易团聚，导致包覆均匀性较差。同时，无钴材料中因确实钴而导致导电性差，倍率性能差。

CN108199027A公开了一种铌掺无钴镍基正极材料及其制备方法，其虽然能够提升了正极材料的循环稳定性及倍率性能，但倍率性能提升不明显；CN106257718A公开了一种BN包覆无钴Ni-Mn固溶镍基正极材料，其虽然能够达到稳定材料结构，提高材料循环性能的作用，但该专利中的包覆未对材料倍率性能进行改进。

目前，对于无钴单晶层状正极材料包覆过程中团聚、导电性差研究的较少，未见有报道提出明确的改善方案。

因此，研究和开发一种无钴正极材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的无钴正极材料在干法包覆过程中容易团聚，导致包覆均匀性较差的缺陷问题，以及不能提高无钴单晶正极材料的导电性的缺陷问题，提供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，该方法能够提高无钴正极材料包覆过程中的分散性，同时提高无钴正极材料的导电性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种无钴正极材料，其中，所述正极材料包括核以及包覆所述核的壳，所述核为无钴正极材料，所述核的化学式为LiNi_xMn_yO₂，其中，0.55≤x≤0.95，0.05≤y≤0.45，所述壳为包覆剂和碳。

根据本发明，以所述核的总重量为基准，所述壳的含量为0.1-1.0重量％；优选地，所述壳的含量为0.3-1.0重量％。

根据本发明，优选地，所述包覆剂为Al₂O₃和/或ZrO₂。

根据本发明，更优选地，所述包覆剂的含量为0.25-0.3重量％，所述碳的含量为0.35-0.45重量％。

根据本发明，所述正极材料为单晶材料。

根据本发明，优选地，所述正极材料的平均粒径为1-10μm，更优选为2-4μm。

本发明第二方面提供了一种无钴正极材料的制备方法，其中，该方法包括：

(1)将锂盐和前驱体混合后进行反应，得到无钴正极材料；其中，所述前驱体的化学式为Ni_xMn_y(OH)₂，0.55≤x≤0.95，0.05≤y≤0.45；

(2)将所述无钴正极材料、包覆剂和导电物质混合后进行焙烧处理；