[发明专利]一种元素掺杂和双层包覆的正极材料、制备方法及锂电池有效
| 申请号： | 202110968274.X | 申请日： | 2021-08-23 |
| 公开（公告）号： | CN113707859B | 公开（公告）日： | 2023-02-24 |
| 发明（设计）人： | 马加力;张树涛;李子郯;江卫军;王壮;王亚州;白艳;康子鹏;杨红新 | 申请（专利权）人： | 蜂巢能源科技有限公司 |
| 主分类号： | H01M4/36 | 分类号： | H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/052;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 北京远智汇知识产权代理有限公司 11659 | 代理人： | 王岩 |
| 地址： | 213200 江苏*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 元素 掺杂 双层 正极 材料 制备 方法 锂电池 | ||
1.一种元素掺杂和双层包覆的正极材料的制备方法，其特征在于，所述的正极材料包括含掺杂元素的正极颗粒以及包覆于所述正极颗粒表面的锆钽共包覆层和硼包覆层，所述正极颗粒所含的掺杂元素包括锆、钽和硼；
所述正极材料的制备方法包括：
(Ⅰ)前驱体、锂源和掺杂剂混合后烧结得到含掺杂元素的正极颗粒，其中，掺杂剂包括锆源、钽源和硼源；
(Ⅱ)含掺杂元素的正极颗粒与锆源和钽源混合包覆，得到一烧料；
(Ⅲ)一烧料与硼源混合包覆后煅烧，得到所述的正极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的正极颗粒的化学式为LiNixCoyMnzO2，其中x≥0.8，x+y+z＝1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述前驱体的化学式为NixCoyMnz(OH)2，其中x≥0.8，x+y+z＝1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的锂源和前驱体按照Li/(Ni+Co+Mn)的摩尔比为1:(1～1.1)进行混合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂中的锆源占前驱体和锂源总质量的500～2000ppm。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂中的钽源占前驱体和锂源总质量的500～2000ppm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂中的硼源占前驱体和锂源总质量的500～2000ppm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合过程的转速为1500～3000rpm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的混合时间为10～30min。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的烧结过程在箱式气氛炉中进行。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的烧结过程在氧气气氛下进行。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述的氧气气氛中氧气的体积浓度≥99.99％。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述的氧气气氛中的氧气流量为5～20L/min。
14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的烧结过程的升温速率为2～5℃/min。
15.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的烧结温度为730～850℃。
16.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结过程的保温时间为5～15h。
17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，烧结结束后，将烧结料依次经冷却、破碎和过筛后得到所述的含掺杂元素的正极颗粒。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述的过筛过程采用300～400目筛网。
19.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅱ)中，所述的含掺杂元素的正极颗粒、锆源和钽源的质量比为1:(0.001～0.006):(0.001～0.015)。
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