[发明专利]正极材料及其制备方法、电池

说明书

本发明提供了一种正极材料及其制备方法、电池。所述正极材料包括：基体；第一包覆层，以离散的岛状形态包覆在基体表面；以及第二包覆层，以连续的层状形态包覆在第一包覆层以及基体表面。本发明的正极材料具有表面残锂含量低、比表面积小、表面结构稳定性高的特点，既能够有效地改善正极材料受压容易破碎的问题，还能有效降低正极材料与电解液的副反应，降低电池的产气量，改善电池的存储性能。

本申请是基于申请号为201810140032.X，申请日为2018年02月11日，申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司，发明名称为“正极材料及其制备方法、电池”的发明提出的分案申请。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、电池。

背景技术

正极材料，尤其是三元材料，由于具有容量高、成本低的特点得到了广泛的关注。然而在实际应用中，该正极材料的表面结构不稳定，具有很强的氧化活性，非常容易与电解液发生副反应，进而容易恶化电池的存储性能。

由于正极材料在制备过程中会加入过量锂盐弥补烧结过程中造成的锂损失，这样在制得的正极材料表面都会存在少量的Li剩余，其在高温下会以Li₂O的形式存在，当温度降低到室温以后，Li₂O会吸附空气中的CO₂和H₂O而形成LiOH和Li₂CO₃等残锂，这些残锂的存在会加剧电池的产气，恶化存储性能。

目前解决这个问题的主要方法有三种：

第一种，对正极材料进行水洗，去除正极材料表面残锂，降低因残锂导致的高温产气，但此方法处理后正极材料比表面积明显增大，进而正极材料与电解液的副反应明显增加，无法有效抑制电池产气。

第二种，直接在正极材料表面进行包覆处理，避免正极材料与电解液的直接接触，抑制副反应的发生，但是常规的包覆方式很难均匀地包覆在正极材料表面，抑制产气效果有限。

第三种，对正极材料进行水洗后，再对正极材料进行高温包覆处理，降低正极材料比表面积，但高温包覆处理容易导致正极材料中体相锂熔出，进而正极材料表面残锂含量仍然较高，也无法有效抑制电池产气。

另外，由于正极材料通常是由一次颗粒团聚形成的二次颗粒形式，抗压强度较差，破碎后正极材料的比表面积显著增加，导致与电解液接触面积增大，电池的产气问题进一步恶化。

因此需要有效的技术手段降低正极材料表面残锂含量，改善正极材料受压容易破碎的问题，降低电池的产气量，改善电池的存储性能。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种正极材料及其制备方法、电池，所述正极材料具有表面残锂含量低、比表面积小、表面结构稳定性高的特点，既能够有效地改善正极材料受压容易破碎的问题，还能有效降低正极材料与电解液的副反应，降低电池的产气量，改善电池的存储性能。

为了达到上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种正极材料，其包括：基体，通式为Li_xNi_yCo_zM_kMe_pO_rA_m，0.95≤x≤1.05，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤k≤1，0≤p≤0.1，y+z+k+p＝1，1≤r≤2，0≤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、Y、Nb中的一种或几种，A选自N、F、S、Cl中的一种或几种；其中，基体为由一次颗粒团聚形成的二次颗粒，基体的粒径D50为5μm～25μm；第一包覆层，以离散的岛状形态包覆在基体表面，第一包覆层为含金属N的氧化物，N选自Al、Zr、Mg、Ti、Co、Y、Ba、Cd中的一种或几种；以及第二包覆层，以连续的层状形态包覆在第一包覆层以及基体表面，第二包覆层为含元素N′的氧化物，N′选自B、Sn、S、P中的一种或几种。