[发明专利]正极材料及其制备方法、正极、锂二次电池及用电装置

说明书

本申请涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种正极材料及其制备方法、正极、锂二次电池及用电装置。正极材料包括镍钴锰酸锂以及包覆于镍钴锰酸锂表面的磷酸锰铁锂，其中，镍钴锰酸锂掺杂有第一金属元素，第一金属元素包括钛和/或锆。上述正极材料具有优异的高温稳定性和循环性能。

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，特别是涉及一种正极材料及其制备方法、正极、锂二次电池及用电装置。

背景技术

新能源动力电池具有广泛的应用。动力电池正极材料的能量密度越高，电动车巡航历程越长。目前动力电池所用的正极材料主要包括镍钴锰酸锂和磷酸铁锂，磷酸铁锂在动力电池使用寿命上具有良好优势，镍钴锰酸锂在单位体积长续航里程具有优势。但是高镍正极材料(镍钴锰酸锂)在高温下结构稳定性差、产气以及循环性能较差。磷酸锰铁锂具有较低电子导电率、低的克容量和较差的循环性能等缺陷。由此可见，目前的高镍正极材料及磷酸锰铁锂正极材料的电化学性能均存在一定的缺陷，难以满足实际应用需求。

发明内容

基于此，有必要提供能够提升高温稳定性和循环性能的正极材料及其制备方法、正极、锂二次电池及用电装置。

本申请一方面，提供一种正极材料，其包括镍钴锰酸锂以及包覆于所述镍钴锰酸锂表面的磷酸锰铁锂，所述镍钴锰酸锂掺杂有第一金属元素，所述第一金属元素包括钛和/或锆。

在一个实施例中，所述第一金属元素均相掺杂于所述镍钴锰酸锂中；

可选地，所述第一金属元素还包括镁、铝、镍、锰、铜、铟、锑、铋、钡、钨、钯、锶、铈、铌、钪、镓、银、钒、锌、锗及钼中的一种或多种。

在一个实施例中，所述磷酸锰铁锂均相掺杂有第二金属元素；

可选地，所述第二金属元素包括钠、钾、锂、钙、铜、银、镁、铝、钛、钒、锌、锗、钨、钯、锶、铈、铌、锆、镓、钼、铟、锑、铋及钡中的一种或多种。

在一个实施例中，所述正极材料的粒径D50为2～80μm。

本申请一方面，还提供一种如上述所述的正极材料的制备方法，其包括以下步骤：

在通有保护气体的碱性条件下，将溶解有第一金属源的离子液体与溶解有镍源、钴源和第一锰源的溶液混合反应，制备镍钴锰酸锂前驱体，所述第一金属源包括钛源和/或锆源；并将所述镍钴锰酸锂前驱体和第一锂源混合后于含氧气气氛下进行煅烧，制备镍钴锰酸锂；以及

在溶剂存在条件下，将第二锰源和过硫化物进行水热反应，制备二氧化锰；并将所述二氧化锰与铁源、第二锂源、磷源和所述镍钴锰酸锂混合后于含氧气气氛下进行煅烧。

在一个实施例中，所述镍钴锰酸锂前驱体的分子式为(Ti_xZr_yA_zNi_aCo_bMn_c)(OH)₂，其中，0≤x≤0.3，0≤y≤0.3，0≤z≤0.4，0.4≤a≤0.99，0.01≤b≤0.5，0.01≤c≤0.7，x+y+z+a+b+c＝1，且x和y不同时为0，A为镁、铝、镍、锰、铜、铟、锑、铋、钡、钨、钯、锶、铈、铌、钪、镓、银、钒、锌、锗及钼中的一种或多种；

可选地，所述镍钴锰酸锂前驱体的粒径D50为1～50μm；

可选地，所述镍钴锰酸锂的粒径D50为1～70μm。

在一个实施例中，所述制备方法具有以下特征中的至少一个：

1)所述镍源选自氯化镍、硫酸镍、硝酸镍及醋酸镍中的一种或多种；

2)所述钴源选自氯化钴、硫酸钴、硝酸钴及醋酸钴中的一种或多种；

3)所述第一锰源和所述第二锰源分别独立地选自氯化锰、硫酸锰、硝酸锰及醋酸锰中的一种或多种；