[发明专利]无钴正极材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种无钴正极材料，其特征在于，包括：

无钴前驱体；

第一包覆层，所述第一包覆层形成在所述无钴前驱体表面上，并且所述第一包覆层包括锂盐化合物；

第二包覆层，所述第二包覆层形成在所述第一包覆层表面上，并且所述第二包覆层包括金属氧化物；

第三包覆层，所述第三包覆层形成在所述第二包覆层表面上，并且所述第三包覆层包括碳材料。

2.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，所述无钴前驱体的化学式为Ni_xMn_y(OH)₂，0.4≤x≤0.75，0.25≤y≤0.6，x+y=1。

3.根据权利要求1所述的无钴正极材料，其特征在于，所述第一包覆层、所述第二包覆层和所述第三包覆层的厚度比为(1~5)：(3~10)：(5~10)。

4.根据权利要求1或3所述的无钴正极材料，其特征在于，满足以下条件至少之一：

所述锂盐化合物化学式为Li_aMO_b，其中M为所述金属氧化物中的金属元素，a取值为1~2，b取值为2~4；

所述金属氧化物包括CeO₂、La₂O₃、Ga₂O₃、MoO₃、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、Al₂O₃和ZrO₂中的至少之一；

所述碳材料包括碳纳米管、石墨烯、导电炭黑和乙炔黑中的至少之一。

5.一种制备权利要求1-4中任一项所述的无钴正极材料的方法，其特征在于，包括：

（1）先将无钴前驱体与锂源混合后进行球磨，之后再与金属氧化物混合后进行烧结，以便在所述无钴前驱体表面依次包括含有锂源的第一包覆层和含有金属氧化物的第二包覆层；

（2）在所述第二包覆层上包覆含有碳材料的第三包覆层，以便得到无钴包覆材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，采用喷雾干燥在所述第二包覆层上包覆含有碳材料的第三包覆层。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锂源为LiOH•H₂O，所述碳材料为单壁碳纳米管，所述第一包覆层、所述第三包覆层与所述无钴前驱体D₅₀满足以下关系：

1.003×D₅₀≤D₅₀+[K×4+m×n]/1000≤1.01×D₅₀，其中，D₅₀取值为2.7~3.7μm，K为添加锂源的摩尔数，单位为mol，n是碳纳米管的管厚，取值为1.6~2nm，m是碳纳米管的层数，取值为1~2。

8.一种正极，其特征在于，所述正极采用权利要求1-4中任一项所述的无钴正极材料或采用权利要求5-7中任一项所述的方法得到的无钴正极材料制备得到。

9.一种锂电池，其特征在于，所述锂电池包括权利要求8所述的正极。

10.一种动力装置，其特征在于，所述动力装置包括权利要求9所述的锂电池。