[发明专利]一种无钴无镍正极材料、其制备方法以及电池

说明书

本发明提供了一种无钴无镍正极材料、其制备方法以及电池，所述的制备方法包括：制备无钴无镍基体材料，将无钴无镍基体材料、锂源和二价锰化合物混合反应后，制备得到所述的无钴无镍正极材料。本发明通过在制备过程中添加二价锰化合物，从而有效抑制层状LiMnO₂生成和尖晶石LiMn₂O₄生成，促进层状Li₂MnO₃生成，在循环过程中，改善循环性能，本发明具有制备工艺简单、成本低、污染小和循环性能高等特点。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及无钴无镍正极材料，尤其涉及一种无钴无镍正极材料、其制备方法以及电池。

背景技术

随着新能源市场的发展，由于三元正极材料具有高能量密度、高循环和高安全性等优点，三元正极材料备受关注，在当前动力市场上，如大规模商业化的NCM523和NCM622等三元材料，一定程度上满足动力汽车的需求，但是其续航里程和安全性能等仍需提升，此外，NCM中钴、镍元素价格的持续走高，制约了电池的成本，且钴金属易对环境造成危害。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无钴无镍正极材料、其制备方法以及电池，采用二价锰化合物抑制层状LiMnO₂生成和尖晶石LiMn₂O₄生成，促进层状Li₂MnO₃生成，有效改善了无钴无镍正极材料的循环性能，具有制备工艺简单、成本低和循环性能高等特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种无钴无镍正极材料的制备方法，所述的制备方法包括：

制备无钴无镍基体材料，将无钴无镍基体材料、锂源和二价锰化合物混合反应后，制备得到所述的无钴无镍正极材料。

本发明通过在制备过程中添加二价锰化合物，在循环过程中，从而有效抑制层状LiMnO₂和尖晶石LiMn₂O₄的生成，促进Li₂MnO₃生成，有效避免由于Mn³⁺发生歧化反应，以及Li₂MnO₄在充放电过程中发生Jahn-Teller效应，层状LiMnO₂和尖晶石Li₂MnO₄造成容量损失，导致材料循环差，而层状结构Li₂MnO₃会有效改善循环性能，本发明具有制备工艺简单、成本低、污染小和循环性能高等特点。

Jahn-Teller效应是指t_2g或e_g中各轨道上电子数不同时，会出现简并态，此时配位化合物会发生变形，使一个轨道能级降低，导致配位离子发生变形，在电池材料领域中，Jahn-Teller效应会使电池存在高温循环寿命差和容量衰减的问题。

需要说明的是，本发明对锂源的种类不做具体要求和特殊限定，例如可以是碳酸锂、氢氧化锂、氯化锂或氟化锂中的一种或至少两种的组合。

作为本发明的一个优选技术方案，所述无钴无镍基体材料的通式为Na_xLi_yMn_0.75O₂，其中，0.8≤x≤1，0≤y≤0.35，例如x为0.80、0.82、0.84、0.86、0.88、0.90、0.92、0.94、0.96、0.98或1.00，y为0、0.03、0.06、0.09、0.12、0.15、0.18、0.21、0.24、0.27、0.30、0.33或0.35。

所述无钴无镍基体材料的制备方法包括：