[发明专利]复合正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本申请涉及正极材料领域，提供一种复合正极材料及其制备方法、锂离子电池，其中，复合正极材料包括活性材料，所述活性材料的化学通式为Li_a(Ni_xCo_yR_z)_1‑bM_bO₂，其中，0.9≤a≤1.10，x+y+z＝1，0.8≤x≤0.99，0≤y≤0.15，0≤z≤0.1，0≤b≤0.1；R包括Al和/或Mn，M包括金属元素；及分布于所述活性材料表面的包覆层，所述包覆层包括磷酸化合物；所述复合正极材料的颗粒硬度Cs≥50Mpa，且满足以下关系：Cs₁₀/Cs₅₀≥0.7；其中，Cs₁₀为粒径为D10的颗粒的硬度，Cs₅₀为粒径为D50的颗粒的硬度。本申请提出了复合正极材料及其制备方法、锂离子电池，可以提高包覆均匀性，精准控制包覆量，提高锂电池的倍率性能及循环稳定性，降低生产成本。

技术领域

本申请涉及正极材料技术领域，具体地讲，涉及复合正极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具备能量密度大、输出功率高、循环寿命长和环境污染小等优点而被广泛应用于电动汽车以及消费类电子产品中。如何提高锂电池的倍率性能、热稳定性及循环稳定性一直是研发人员的探索方向。现有的高镍正极材料在经过长循环后，颗粒裂化使得内部结构容易直接暴露，影响正极材料的长循环稳定性，影响锂电池的倍率性能。

并且，现有的正极材料的制备方法例如可以采用液相混合包覆材料，但是液相法容易破坏正极材料表面结构，材料的Li/Ni混排较多，结构稳定性较差，且包覆材料容易随溶液流失，不易控制包覆量。还可以采用固相包覆，但是固相包覆得到的正极材料残余锂偏高，影响正极材料的加工性能，包覆也不均匀。

基于此，亟需开发一种复合正极材料及其制备方法，以提高包覆均匀性，进而提高锂电池的倍率性能及循环稳定性，降低生产成本。

发明内容

鉴于此，本申请提出了复合正极材料及其制备方法、锂离子电池，可以提高包覆均匀性，精准控制包覆量，提高锂电池的倍率性能及循环稳定性，降低生产成本。

第一方面，本申请实施例提供一种复合正极材料，所述复合正极材料包括：

活性材料，所述活性材料的化学通式Li_a(Ni_xCo_yR_z)_1-bM_bO₂，其中，0.9≤a≤1.10，x+y+z＝1，0.8≤x≤0.99，0≤y≤0.15，0≤z≤0.1，0≤b≤0.1；R包括Al和/或Mn，M包括金属元素；

及分布于所述活性材料表面的包覆层，所述包覆层包括磷酸化合物；

所述复合正极材料的颗粒硬度Cs≥50Mpa，且满足以下关系：

Cs₁₀/Cs₅₀≥0.7；其中，Cs₁₀为粒径为D10的颗粒的硬度，Cs₅₀为粒径为D50的颗粒的硬度。

在上述方案中，在活性材料表面分布有包覆层，包覆层含有磷酸化合物，使得正极材料具有低阻抗、高倍率、热稳定性好以及优异的循环稳定性。同时，经包覆修饰后，小颗粒的表面缺陷被修复，Li/Ni混排降低，颗粒硬度大幅提升。

结合第一方面，在一种可行的实施方式中，所述复合正极材料满足以下条件a～c的至少一者：