[发明专利]一种无钴正极材料及其应用

说明书

本发明提供了一种无钴正极材料及其应用。所述无钴正极材料由X射线衍射法得到的不同晶向的微晶尺寸满足：1≤Csubgt;003/subgt;/Csubgt;101/subgt;≤1.2，1≤Csubgt;003/subgt;/Csubgt;104/subgt;≤1.2、1≤Csubgt;003/subgt;/Csubgt;105/subgt;≤1.2，1≤Csubgt;003/subgt;/Csubgt;107/subgt;≤1.2；所述无钴正极材料的化学式为Lisubgt;a/subgt;Nisubgt;x/subgt;Mnsubgt;y/subgt;Osubgt;2/subgt;，其中1＜a＜1.2，0＜x＜1，0＜y＜1，x+y=1。本发明通过调控无钴正极材料由X射线衍射法得到的不同晶向的微晶尺寸的比值在一定范围内，使得到的无钴正极材料的球型度及圆润度较好，晶体较好的生长，结构稳定，拥有较小的膨胀系数及优异的动力学性能，兼具安全性能、高容量和长寿命的优点。

技术领域

本发明属于无钴锂离子电池技术领域，涉及一种无钴正极材料及其应用。

背景技术

近年来，动力电池市场的发展进入快车道，人们迫切需求一种成本低、高能量密度、高循环性能和高安全性的正极材料。目前，市面上的正极材料LiCoO₂和三元材料(NCM)均不能够同时满足以上条件，主要原因是钴元素的价格持续走高，同时钴也是一种非环境友好型元素。且NCM中充放电过程中Ni2⁺和Li⁺的混排造成其循环稳定性差，但值得注意的是，具有相同Ni含量的无钴高镍正极材料(NM)和NCM正极在0.1C时放电容量相当，与此同时，NM相对于NCM表现出更好的循环稳定性和热稳定性。

尽管钴元素的去除导致NM比NCM价格低，使得NM表现出强大的应用前景，但是NM在循环过程中存在一定的氧流失，从而造成严重的产气问题，进而使其循环稳定性较差。

CN111422920A公开了一种制备锂离子电池的无钴正极材料的方法包括：将镍锰酸锂与硫酸盐混合，得到第一混合物，所述硫酸盐为强酸弱碱盐；将所述第一混合物在预定温度下反应，以便得到所述无钴正极材料。

CN112133903A公开了一种无钴正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)无钴正极材料前驱体制备：(1a)将镍盐、锰盐溶液混合，加入纳米添加剂，超声；(1b)在氮气氛围中，将上述混合液加入反应釜，然后加入强碱与氨水的混合碱溶液，调节pH为9~12，反应温度40~60℃，反应结束后进行洗涤、过滤、干燥；(2)高温烧结：将氢氧化锂与步骤(1b)得到的粉末混合均匀，在700~1000℃恒温煅烧5~20h，自然冷却得到无钴正极材料。

CN111599999A公开了一种无钴正极材料的制备方法，所述制备方法包括：将锂源材料与无钴前驱体进行第一烧结处理，得到烧结产物；使所述烧结产物破碎至1~2μm，得到无钴单晶材料；及将所述无钴单晶材料、硼包覆剂及碳包覆剂进行第二烧结处理，得到所述无钴正极材料。

研究发现上述文献中的无钴材料在高温循环过程中的产生气体量较大，气体的产生使外包装承受较大的膨胀力，存在安全隐患，使实际应用受到限制。

因此，如何提升无钴正极材料的电化学性能，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无钴正极材料及其应用。本发明通过调控无钴正极材料由X射线衍射法得到的不同晶向的微晶尺寸的比值在一定范围内，使得到的无钴正极材料的球型度及圆润度较好，晶体较好的生长，结构稳定，拥有较小的膨胀系数及优异的动力学性能，兼具安全性能、高容量和长寿命的优点。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：