[发明专利]改性的高镍三元正极材料及其制备方法，以及用电装置

说明书

本申请提供一种改性的高镍三元正极材料，其包含内核和内外两层包覆层，所述内核包含高镍三元正极材料基体，所述基体掺杂有M1、M2和W，其中所述M1为Mo、Zr、Ti、Sb、Nb、Te中的一种，所述M2为Mg、Al、Ca、Zn、Sr中的一种，掺杂M1、M2和W的高镍三元正极材料基体的化学式为Li_1+a[Ni_xCo_yMn_zM1_bM2_cW_d]O₂，其中0.65≤x1，0≤y0.3，0≤z0.3，0a0.2，0b0.1，0c0.1，0d0.1，x+y+z+b+c+d＝1，可选地0.8≤x1；所述内核的表层还掺杂有Co；所述内包覆层为含Co化合物，所述外包覆层为含Al化合物和含B化合物。本申请还涉及一种制备改性的高镍三元正极材料的方法，以及二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种改性的高镍三元正极材料及其制备方法、二次电池、电池模块、电池包和用电装置。

背景技术

随着新能源领域的快速发展，锂离子二次电池凭借其优良的电化学性能、无记忆效应、环境污染小等优势广泛应用于各类大型动力装置、储能系统以及各类消费类产品中，尤其广泛应用于纯电动汽车、混合电动汽车等新能源汽车领域。

由于锂离子二次电池取得了极大的发展，因此对其能量密度、循环性能和安全性能等也提出了更高的要求。而高镍正极活性材料被认为是满足高能量密度要求的最佳选择。但是随着镍含量的不断提高，其结构稳定性越来越差，进而影响锂离子二次电池的循环性能和存储性能。

因此，存在提高锂离子二次电池的容量同时确保二次电池的循环性能和存储性能的需求。

发明内容

鉴于背景技术中存在的技术问题，本申请提供一种改性的高镍三元正极材料，旨在使由其制备的锂离子二次电池在具有高容量的同时，还具有改善的循环性能和存储性能。

为了达到上述目的，本申请第一方面提供一种改性的高镍三元正极材料，包含内核和内外两层包覆层；所述内核包含高镍三元正极材料基体，所述基体掺杂有M1、M2和W，其中所述M1为Mo、Zr、Ti、Sb、Nb、Te中的一种，所述M2为Mg、Al、Ca、Zn、Sr中的一种，掺杂M1、M2和W的高镍三元正极材料基体的化学式为Li_1+a[Ni_xCo_yMn_zM1_bM2_cW_d]O₂，其中0.65≤x＜1，0≤y＜03，0≤z＜0.3，0＜a＜0.2，0＜b＜0.1，0＜c＜0.1，0＜d＜0.1，x+y+z+b+c+d＝1，可选地0.8≤x＜1；所述内核的表层还掺杂有Co；所述内包覆层为含Co化合物，所述外包覆层为含Al化合物和含B化合物。

相对于现有技术，本申请至少包括如下所述的有益效果：

本申请对高镍三元正极材料基体进行了三种离子(即M1、M2和W)协同掺杂，能够更有效地提升高镍三元正极材料的结构稳定性，从而明显改善二次电池的循环性能和热稳定性；本申请对高镍三元正极材料的表层还掺杂了Co，能够有效降低高镍三元正极材料表层的高价镍离子含量，从而降低高价镍离子与电解液的副反应，进一步改善二次电池的循环性能与存储性能；本申请还对高镍三元正极材料均匀包覆含Co化合物的内层，含Al化合物、含B化合物的外层，由此，能够有效降低表面杂锂含量并进一步有效抑制高镍三元正极材料与电解液之间的界面副反应，从而提高高镍三元正极材料的容量和倍率性能，并进一步提高二次电池的循环、存储及安全性能。

在任意实施方式中，所述M1的掺杂量≥所述M2或所述W的掺杂量。

在任意实施方式中，所述M1的掺杂量与所述M2和W的掺杂量之和的比值为1∶(0.1-2)，可选为1∶(0.5-1.5)。