[发明专利]一种正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括基体材料，所述基体材料的化学通式为Li_aNi_bCo_cMn_dM_xL_yO_2-y,其中1.0≤a≤1.2、0＜b＜1.0,0＜c＜1,0＜d＜1,0＜x+y≤0.05，b+c+d+x＝1，M_xL_y为阴阳离子掺杂剂，M为阳离子，选自Zr、Cs、W、Mo、Cr、Rb、Sr中的至少一种；L为阴离子，选自N、Cl、F、B中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，M、L来自同一化合物，选自ZrN、CsCl、ZrF4、WB2、MoN、CrB、RbF、SrF中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于，所述正极材料还包括包覆于基体材料表面的包覆层，所述包覆层材料为导电材料；

优选的，所述包覆层为碳包覆层；

优选的，所述包覆层材料与基体材料的质量比为(0.1-1)：100；

优选的，所述正极材料的中值粒径D50为2.8-3.8um；

优选的，所述掺杂剂中的阴阳离子至少部分的掺杂入基体材料晶体的晶格内部；

所述正极材料为三元层状正极材料。

4.权利要求1-3任一项所述正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将配方比例的镍源、钴源、锰源、锂源、阴阳离子掺杂剂与混合介质进行混合、研磨，得到混合浆料；

2)对混合浆料进行干燥、煅烧、破碎，得到所述正极材料。

5.根据权利要求4所述正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中在研磨之前还包括加入碳源进行混合的步骤；

步骤2)中在煅烧之前还包括对干燥后的物料进行粉碎的步骤，得到物料粉末；

在所述破碎步骤之后还包括采用300-400目筛网对破碎后的物料进行过筛的步骤；

步骤2)中所述煅烧步骤在含氧气氛下进行，包括如下步骤：将物料粉末在含氧气氛下200-300℃下煅烧1-3h，再在700-1000℃下煅烧8-15h，最后在400-600℃下退火3-5h，得到煅烧后物料。

6.根据权利要求4或5所述正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源的加入量占镍源、钴源、锰源、锂源、阴阳离子掺杂剂总质量的1-10％；

所述混合介质的加入量占原料总质量的55-75％。

7.根据权利要求4-6任一项所述正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍源为镍盐或镍的氧化物，所述钴源为钴盐或钴的氧化物，所述锰源为锰盐或锰的氧化物，所述锂源为锂盐，所述碳源为可溶性碳源，所述混合介质为水；

优选的，所述镍源选自碳酸镍、氧化镍、三氧化二镍中的至少一种；

所述钴源选自碳酸钴和/或四氧化三钴；

所述锰源选自碳酸锰、四氧化三锰、二氧化锰中的至少一种；

所述锂源选自氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂中的至少一种；

所述碳源选自蔗糖和/或葡萄糖；

所述混合介质为去离子水。

8.根据权利要求4-7任一项所述正极材料的制备方法，其特征在于，所述研磨线速度为10-12m/s，研磨时间为1-3h，

所述干燥温度为70-95℃，干燥时间为4-10h，

所述含氧气氛为氧气或空气气氛；

所述混合浆料的中值粒径D50为100-300nm，物料粉末的中值粒径D50为2.5-5um，所述正极材料的中值粒径D50为2.8-3.8um。

9.一种电池正极，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的正极材料，或权利要求4-8任一项所述的制备方法制备得到的正极材料。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极为权利要求9所述的电池正极。