[发明专利]具有多腔室结构的正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，公开了一种具有多腔室结构的正极材料及其制备方法和锂离子电池。所述正极材料由多个一次颗粒聚集形成，且部分所述一次颗粒定向生长形成支撑结构，所述支撑结构彼此交叠在所述正极材料的内部形成多个腔室。该正极材料的颗粒强度显著提升，从而使得正极材料在具有长寿命的优点；另外，该正极材料的阻抗降低，进而提升正极材料的功率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种具有多腔室结构的正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

随着汽车产业的发展，全球汽车保有量不断增大，石油这种不可再生矿石燃料的消耗量也不断增加，并且汽车尾气的大量排放也造成了严重的环境污染。使用锂离子电池的新能源汽车因为其降低了对化石燃料的依赖，且减少的环境污染，近年来备受人们关注。

目前，纯电动汽车EV存在着续航里程较短，充电时间过长等问题，暂不能满足消费者需求。HEV(Hybrid Electric Vehicel,混合动力汽车)和PHEV(Plug-in HybridElectric Vehicel,插电式混合动力汽车)等油电两用的车型，可同时利用传统汽车的内燃机和电动汽车的电动机作为动力，兼具燃油车和电动车的优点，因此得到了市场的青睐，近年来发展迅速。

HEV和PHEV车型对电池的瞬时输出功率要求较高，因此锂离子正极材料也需具备高输出功率特性。为了提高材料的输出功率，需尽可能的增大材料与电解液的接触面积，以降低Li⁺在充放电过程中的迁移距离。减小材料的粒径可增大与电解液的接触面积，但过小的材料粒径会导致材料在充放电过程，产生过多的微粉，从而使得材料寿命变差。

CN106450278A公开了一种空心微球结构三元正极材料及制备方法和应用，通过制备一种空心结构的正极材料，从而增大了材料与电解液的接触面积，进而改善材料的性能。空心结构的正极材料虽然可以一定程度上提升功率性能，但材料的强度也会变差。一方面，较低的强度会导致材料在制作电池极片的辊压过程被压裂粉碎，从而导致材料的寿命和存储性能大幅下降；另一方面，在充放电过程中，特别是在大倍率的充放电过程中，材料会急剧的膨胀收缩，强度进一步变差，最终导致材料粉化，循环寿命迅速恶化。

CN112242516B公开了一种锂离子电池三元正极材料，其内部疏松多孔，外部一次颗粒间隙较大，且存在部分贯穿孔可直达颗粒内部。该疏松多孔且存在贯穿孔的材料比表面积较大，虽然可以增加与电解液接触面积，可降低材料反应电阻；但是在正极材料用于制作电池过程中，在压力作用下，其疏松多孔的结构强度较差，容易粉化变形，使用性能变差。因此，该三元正极材料不能兼具高性能和长寿命这两个特点。

因此，研究和开发一种具有高强度的正极活性材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的正极材料强度差，进而导致正极材料循环寿命低的缺陷问题，提供了一种具有多腔室结构的正极材料及其制备方法和锂离子电池，该正极材料的颗粒强度显著提升，从而使得正极材料在具有长寿命的优点；另外，该正极材料的阻抗降低，进而提升正极材料的功率性能。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种具有多腔室结构的正极材料，其中，所述正极材料由多个一次颗粒聚集形成，且部分所述一次颗粒定向生长形成支撑结构，所述支撑结构彼此交叠在所述正极材料的内部形成多个腔室。

本发明第二方面提供了一种前述所述的正极材料的制备方法，其中，所述的制备方法包括：

(1)在惰性气体保护下，将含有Ni、Co、Mn可溶盐的水溶液、络合剂和沉淀剂混合进行共沉淀反应，得到Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂氢氧化物前驱体；所述Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂氢氧化物前驱体的核心为≤2.0μm；