[发明专利]一种无钴富锂材料、其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种无钴富锂材料、其制备方法和应用。所述无钴富锂材料的体相掺杂有W元素和/或Zr元素，所述无钴富锂材料的表面包覆有包覆层，所述包覆层包括硅氧化物和/或钨氧化物；所述无钴富锂材料的晶体结构是六方晶系，所述六方晶系的晶胞中，c为14.10‑14.30，c/a为4.96‑4.99，所述无钴富锂材料的XRD衍射图谱中，不同晶面的峰强比值I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎为1.24‑1.35。本发明的无钴富锂材料具有合适的过渡金属离子层间距、混排低，表现出优异的锂离子扩散性能和结构稳定性，能够提高采用其作为正极材料制成的电池的容量，降低电压降。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，涉及一种无钴富锂材料、其制备方法和应用。

背景技术

随着科技动力电池市场的发展，发展高能量密度和高功率密度化学电源体系的任务迫在眉睫。为了满足动力电池领域和新能源储能电池领域的发展需求，研发出新的具有更高电性能的电池就显得比较重要。由于电池的电性能在很大程度上是由正极决定的，所以锂离子电池性能的发展离不开研发具有放电容量大，工作电压平台高以及安全性能好的正极材料。

目前商品化正极材料的放电容量大多不超过200mAh/g，工作电压一般不超过4.3V。这些目前都不能满足未来锂电池发展所要达到的能量密度要求。具有高电压和高容量的富锂正极材料Li₂MnO₃-LiMO₂(M＝Mn，Co，Ni)，其是一种工作电压范围为2.0-4.8V，放电比容量超过250mAh/g的正极材料，已成为正极材料研究的热点之一。但是，其首次库伦效率低、电压衰减严重、循环性能差、倍率性能差和压实密度低，而且，由于其工作电压在2-4.8V，高压电解液的开发制约了材料的应用，上述因素制约了富锂材料的发展。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种无钴富锂材料、其制备方法和应用。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种无钴富锂材料，所述无钴富锂材料的体相掺杂有W元素和/或Zr元素，所述无钴富锂材料的表面包覆有包覆层，所述包覆层包括硅氧化物和/或钨氧化物；

所述无钴富锂材料的晶体结构是六方晶系，所述六方晶系的晶胞中，c为14.10-14.30，c/a为4.96-4.99，所述无钴富锂材料的XRD衍射图谱中，不同晶面的峰强比值I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎为1.24-1.35。

本发明中，c的取值例如可以是14.10、14.12、14.15、14.17、14.18、14.20、14.23、14.25、14.28或14.30等；c/a的取值例如可以是4.96、4.97、4.98或4.99等；I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎的取值例如可以是1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、1.29、1.30、1.31、1.32、1.33、1.34或1.35等。

本发明中，I₍₀₀₃₎指的是(003)晶面的峰强，I₍₁₀₄₎指的是(104)晶面的峰强。

本发明的无钴富锂材料经过W元素和/或Zr元素的掺杂，以及硅氧化物和/或钨氧化物包覆，其晶体结构是六方晶系，具有层状氧化物结构，c通常用来表征层状氧化物中过渡金属离子层间距，c/a影响着锂离子在层状结构中的扩散，I₍₀₀₃₎/I₍₁₀₄₎揭示了材料中阳离子的有序排列程度。本发明的无钴富锂材料具有合适的过渡金属离子层间距、混排低，表现出优异的锂离子扩散性能和结构稳定性，能够提高采用其作为正极材料制成的电池的容量，降低电压降(可用循环后的电压衰减率表示)。