[发明专利]一种正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种正极材料及其制备方法和应用。本发明提供的正极材料，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。本发明提供的正极材料，采用特定的阴阳离子掺杂剂对基体材料进行掺杂，使材料具有优异的电导率和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池作为一种二次化学电源，因其清洁环保、高效安全和高能量密度等优点，被广泛应用于手机、电脑、汽车、储能等领域，并得到了广泛的认可和青睐。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分对其性能有着显著的影响，因而对正极材料的不断优化和改进也就显得尤为重要。

三元正极材料首次作为锂离子电池正极材料被报道以来，由于其充放电过程中稳定的晶体结构、较好的循环性能、较高的理论比容量受到新能源行业的广泛关注，一度被认为是一种很有发展潜力的锂离子正极材料，特别是应用于锂离子动力电池领域。然而，纯相的三元正极材料由于电子电导率差、锂离子迁移速度缓慢等缺陷严重影响了其容量的发挥和大倍率的充放电，从而制约了三元正极材料进一步的应用。

为了解决上述问题，现有三元正极材料多采用金属离子掺杂或将掺杂剂包覆于基体材料表面，然而上述手段对正极材料的电导率以及倍率性能提升有限。因此，急需开发一种电导率及其倍率性能更优的正极材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有三元正极材料采用金属离子掺杂或将掺杂剂包覆于基体材料表面对材料的电导率以及倍率性能提升有限的缺陷，进而提供一种正极材料及其制备方法和应用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种正极材料，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。

优选的，M_xL_y为阴阳离子掺杂剂，M为阳离子，L为阴离子，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。

优选的，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。本发明导电材料的具体类型不受特别限制，可选的，如石墨烯、含锂氧化物等包覆都可提高材料导电性，然而石墨烯、含锂氧化物等材料需要在一次烧结束后包覆，再进行二次煅烧，本发明采用碳源选自蔗糖和/或葡萄糖，可实现一次烧结即可实现碳包覆。