[发明专利]多元正极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种多元正极材料及其制备方法与应用。所述多元正极材料通过XRD获得的(006)晶面的峰强度I₍₀₀₆₎与(012)晶面的峰强度I₍₀₁₂₎之比I₍₀₀₆₎/I₍₀₁₂₎≥0.8；所述多元正极材料通过XRD获得的(006)晶面的峰面积A₍₀₀₆₎与(012)晶面的峰面积A₍₀₁₂₎之比A₍₀₀₆₎/A₍₀₁₂₎≥0.5。该多元正极材料具有特定的结构，由此显著提高正极材料的结构稳定性，改善高脱锂状态下的析氧问题，并降低高电压条件下正极材料与电解液之间副反应发生的程度，提高锂离子电池的电化学性能和安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种多元正极材料及其制备方法与应用。

背景技术

由于近年来动力市场对锂离子电池能量密度和循环寿命要求的不断提高，以及正极材料对锂离子电池能量密度、循环寿命的关键作用，多元正极材料作为研究热点持续受到研究者及市场的关注。

提升锂离子电池正极的能量密度主要通过提高活性物质的克容量来实现，提高活性物质的克容量一般又可以通过提高充放电电压窗口来实现。但提高充放电电压对正极材料的结构稳定性和表界面反应活性的控制都提出了更为苛刻的要求，若正极材料不能满足需求，盲目提高电压窗口，可能会导致电池循环性能严重衰减、安全性降低等问题。主要原因在于：①若材料的结构稳定性不足，则在充电电压较高时，锂离子从正极材料层状结构中脱出较多，导致层状结构部分坍塌，放电过程中锂离子无法返回，容量大幅衰减；②若材料表界面反应活性较高，在高电压下易与电解液发生一系列副反应，导致产气严重，活性物质与电解液接触不充分，容量骤降；同时产气还造成了严重的安全隐患。

通过对正极材料进行特定元素及化合物的掺杂、包覆可大幅改善材料的结构稳定性，降低材料表界面与电解液的反应活性；即使在锂离子脱嵌程度相对较高的条件下也能够维持材料层状结构及表界面的稳定。然而，目前行业内掺杂、包覆添加剂多以添加剂元素的氧化物、氢氧化物或者含氧酸盐等含氧化合物的形式引入，最终以氧化物或与氧化锂形成复合氧化物的形式存在。由于添加剂化合物本身含有氧元素，所以添加剂元素难以重新与正极材料结构、表面中的氧结合，最终难以与正极材料结构、表面之间形成稳定、有效的键合，导致对正极材料循环性能、高电压特性等的改善作用有限，不能充分发挥出添加剂元素的显著作用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的含氧化合物掺杂和/或包覆正极材料的结构稳定性差且在高脱锂态下与电解液副反应严重，无法满足高电压条件下的应用需求的问题，提供一种多元正极材料及其制备方法和应用，该多元正极材料具有特定的结构，由此显著提高正极材料的结构稳定性，改善高脱锂状态下的析氧问题，并降低高电压条件下正极材料与电解液之间副反应发生的程度，提高锂离子电池的电化学性能和安全性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种多元正极材料，其特征在于，所述正极材料通过XRD获得的(006)晶面的峰强度I₍₀₀₆₎与(012)晶面的峰强度I₍₀₁₂₎之比I₍₀₀₆₎/I₍₀₁₂₎≥0.8；

所述正极材料通过XRD获得的(006)晶面的峰面积A₍₀₀₆₎与(012)晶面的峰面积A₍₀₁₂₎之比A₍₀₀₆₎/A₍₀₁₂₎≥0.5。

本发明第二方面提供一种多元正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将镍盐、钴盐、锰盐按照n(Ni):n(Co):n(Mn)＝x:y:(1-x-y-a-b)的摩尔比配制混合盐溶液；将沉淀剂、络合剂、分散剂和可选地第一添加剂，分别配制为沉淀剂溶液、络合剂溶液、分散剂溶液和可选地第一添加剂混合物；