[发明专利]正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池

说明书

本发明提供了正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池。正极材料的制备方法包括：将正极材料与第一铝源、钴源、锆源进行第一次干法混合，得到第一混合物，第一次干法混合的转速为500～700rpm，混合时间为2～5min；对第一混合物进行第二次干法混合，得到第二混合物，第二次干法混合的转速为800～1200rpm，混合时间为10～300min；将第二混合物在第一含氧气气氛中进行第一煅烧，得到具有包覆层的正极材料。本申请采用干法混合将第一铝源、钴源、锆源与正极材料进行共包覆，混合工艺简单，在混合过程中避免水洗带来的劣势，减少工艺步骤及成本。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领，具体而言，涉及正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池。

背景技术

在合成高镍三元镍钴锰酸锂(NCM)正极材料或者镍钴铝酸锂(NCA)正极材料时，材料表面残余碱含量较高，容易吸水，一方面，对于正极材料后续的涂覆造成困难，同时在耐碱性方面对电解液提出了更高的要求，高碱度会导致电池在循环过程中胀气，进而影响电池的循环性能；另一方面在充电状态下，因正极材料颗粒表面上存在Ni⁴⁺，Ni⁴⁺活性较高，易与电解液发生副反应，从而增加了电池的阻抗以及带来不可逆容量的损失。

对于上述问题，目前最普遍的解决办法是对正极材料进行水洗、包覆及复杂的结构设计等方式以改善材料的循环性能和倍率性能，但改善效果都不理想。传统技术一般分为两步：第一步，对高镍正极材料进行水洗，水洗后干燥；第二步，将第一步中干燥后的正极材料再进行干法包覆及烧结，工艺流程繁多，生产效率低，成本相对较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供正极材料、其制备方法、包括其的正极和锂离子电池，以解决现有技术中减少残碱的工艺繁琐、成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有包覆层的正极材料的制备方法，制备方法包括：步骤S1，将正极材料与第一铝源、钴源、锆源进行第一次干法混合，得到第一混合物，第一次干法混合的转速为500～700rpm，混合时间为2～5min；步骤S2，对第一混合物进行第二次干法混合，得到第二混合物，第二次干法混合的转速为800～1200rpm，混合时间为10～300min；步骤S3，将第二混合物在第一含氧气气氛中进行第一煅烧，得到具有包覆层的正极材料。

进一步地，上述正极材料与第一铝源、钴源、锆源的质量比为1:0.001～0.003:0.001～0.015:0.001～0.005，优选地，第一铝源选自铝的氧化物、铝的氢氧化物、铝的硫酸盐中的一种或多种；优选地，锆源为锆的氧化物、锆的氢氧化物中的一种或两种；优选地，钴源为四氧化三钴、氯化钴、乙酸钴、硝酸钴、氢氧化钴、硫酸钴中的一种或多种。

进一步地，上述正极材料的粒度D50为3～4μm。

进一步地，第一煅烧的温度为700～850℃、时间为4～20h；优选第一煅烧前的升温速率为2～5℃/min，优选地，第一含氧气气氛中氧气的浓度≥99.99％，第一含氧气气氛的流量为5～20L/min。