[发明专利]铝包覆锂离子电池无钴正极材料的制备方法及正极材料

说明书

本发明涉及H01M10/0525领域，更具体地，本发明涉及铝包覆锂离子电池无钴正极材料的制备方法及正极材料。铝包覆锂离子电池无钴正极材料的制备方法，包括下面步骤：(1)将锂源、镍锰氢氧化物(Ni_xMn_y(OH)₂以及过渡金属氧化物混合后进行一次焙烧，得到一次焙烧正极材料；其中，0.5≤x≤0.7，x+y＝1；(2)一次焙烧正极材料与铝的氧化物混合后，进行二次焙烧，后过筛除磁后得到铝包覆锂离子电池无钴正极材料。本申请制备的铝包覆锂离子电池无钴正极材料经半电池组装测试，在4.35～2.8V电压、0.1C/0.1C充放倍率条件下，首次放电克容量可达到170.5mAh/g以上，常温条件下经50周循环后，容量保持率可达到85％以上，可应用于动力电池领域，具有较大的市场前景。

技术领域

本发明涉及H01M10/0525领域，更具体地，本发明涉及铝包覆锂离子电池无钴正极材料的制备方法及正极材料。

背景技术

随着我国动力电池领域需求量逐渐增多，如二轮电动、电动汽车领域，钴价处于持续增长阶段，因此三元电芯价格高，无钴材料具有一定的成本优势，能量密度和功率密度高是无钴单晶材料的优势之一，受到行业内的广泛关注。然而钴含量降低同时镍含量增加，使得锂镍混排程度增加，导致正极材料的倍率和循环性能降低。

中国专利CN202010330618通过将镍锰氢氧化物、锂源、掺杂物、分散剂混合后压制，然后烧结，继而磁化，磁选，然后再次加入包覆物和分散剂，再次烧结得到正极材料，该方法不仅生产工艺复杂，同时需要多次加入分散剂，增加了用料的复杂性。中国专利CN113517424A公开了一种高电压锂离子电池无钴正极材料，在正极材料基体表面包覆快离子导体层，在降低了材料表面残锂的含量的同时，提升了电池材料的电性能，但该生产工艺复杂，量产要求较高，且可操作性较差，无法发挥无钴材料高功率密度的性能。

发明内容

针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种铝包覆锂离子电池无钴正极材料的制备方法，包括下面步骤：

(1)将锂源、镍锰氢氧化物(Ni_xMn_y(OH)₂以及过渡金属氧化物混合后进行一次焙烧，得到一次焙烧正极材料；其中，0.5≤x≤0.7，x+y＝1；

(2)一次焙烧正极材料与铝的氧化物混合后，进行二次焙烧，后过筛除磁后得到铝包覆锂离子电池无钴正极材料。

本申请所述锂源不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择，可以列举的有碳酸锂、醋酸锂、氢氧化锂等，优选为碳酸锂。

在一种实施方式中，镍锰氢氧化物为选自金属Mg、Zr、Al、Nb、Sr、La的一种或多种掺杂的镍锰氢氧化物。

在一种实施方式中，所述镍锰氢氧化物和锂源中锂离子的摩尔比为1：(1-1.2)，可以列举的有1.02、1.1、1.15、1.2等。

在一种实施方式中，过渡金属氧化物占一次焙烧正极材料的0.05～0.2wt％，可以列举的有0.05wt％、0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％等。

在一种实施方式中，所述过渡金属氧化物为ZrO₂和/或Nb₂O₅。

申请人意外的发现，加入0.05-0.2wt％的过渡金属氧化物，尤其是ZrO₂和/或Nb₂O₅，在一定程度上提高了高温循环性能，申请人认为可能的原因是该特定的过渡金属氧化物有利于金属离子进入材料的晶格内部或包覆在材料表面，可有效抑制材料的高温产气。

在一种实施方式中，步骤(1)中混合的条件为：在高速混料机中混合，转速为500～800r/min，混合时间为30-40min。