[发明专利]正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，公开了正极材料及其制备方法和应用。该正极材料的一次颗粒的平均粒径d₅₀和粒径标准偏差d_σ满足：d₅₀≤40μm，d_σ≥0.25μm，0.7≤d₅₀/d_σ≤120；该正极材料的化学式为Li_aNi_bCo_cMn_dM_eO_fJ_j，式中，0.8≤a≤1.2，0＜b＜1，0＜c＜0.5，0＜d＜0.5，0＜e＜0.4，1≤f＜2，0＜j≤1，a+b+c+d+e＝2，f+j＝2；其中，M选自Ti、Zr、Nb、W、Al、Mg、V、Ca、Sr、Cr、Fe、Ga、In、Mo、Y、Sn、Cu、Ag、Zn、Na和Ba中的至少一种元素；J选自S、Si、F和Cl中的至少一种元素。本发明提供的正极材料压实性能好，采用该正极材料制得的锂离子电池具有较高的首次放电比容量和循环容量保持率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及正极材料及其制备方法和该正极材料在锂离子电池中的应用。

背景技术

针对目前锂离子电池存在的缺陷，市场对于锂离子电池提出了更高的要求，能量密度高、安全性高、循环寿命长、热稳定性好、成本低等成为评价动力电池的关键性能指标。镍钴锰酸锂三元正极材料因综合了镍酸锂、钴酸锂和锰酸锂的优异性能，具有高比容量、长循环寿命、环境友好等特点，是目前应用最广泛的锂离子电池材料之一。市场上常见的镍钴锰酸锂正极材料多以团聚二次球颗粒为主，由于二次球颗粒镍钴锰酸锂多晶正极材料存在抗压强度低，循环过程中易粉化，不耐受高电压体系等问题，因此，近几年来，具备高安全性、高压实、高循环稳定性的正极材料逐渐成为研究的热点。

多晶正极材料结构不稳定、产气、压实低等问题日渐突出，而正极材料不仅可以有效改善多晶材料的缺陷，还具有结构机械强度高、压实密度大、颗粒不易压碎；空隙少，一次颗粒界面少，降低了材料与电解液的接触面积，副反应得以大幅降低；表面光滑，颗粒均匀，与导电剂能充分接触，利于锂离子传输等优点。

CN109516509A通过前驱体预烧结破碎，分别制备大颗粒三元氧化物和小颗粒三元氧化物，再通过大小颗粒氧化物加锂按一定比例混合烧结，来提升材料的压实密度，但该工艺复杂，生产成本较高，同时未能从一次颗粒的角度来阐述产品性能差异。

CN105355911A采用一次烧结、掺杂、二次烧结、液相包覆氧化铝的工艺制备了三元材料，通过控制三元材料的形貌，进而提升了其振实密度，但其在二次烧结以后采用的液相包覆工艺较为复杂，后续产品生产过程中不具有性价比竞争优势。

CN106910882A介绍了一种锂离子电池用大层状正极材料的制备方法，该方法制备的大层状正极材料的平均粒径D₅₀为3.0-8.0μm，但压实密度提升不明显，循环改善效果较差。

现有技术中制备正极材料的方法很多，但是缺乏通过一次颗粒尺寸来评价高压实正极材料的方法，正极材料的压实密度高低决定了电池的体积能量密度大小、电池的循环安全等性能，因此，提供能简洁有效地评价正极材料压实密度的方法迫在眉睫。

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耐压性能不佳的问题，提供正极材料及其制备方法和该正极材料在锂离子电池中的应用。该正极材料具有高压实性能。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种正极材料，所述正极材料的一次颗粒的平均粒径d₅₀和粒径标准偏差d_σ满足：d₅₀≤40μm，d_σ≥0.25μm，0.7≤d₅₀/d_σ≤120；