[发明专利]正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本申请涉及一种正极材料及其制备方法、锂离子电池，所述正极材料包括基体及包覆在所述基体至少部分表面的包覆层，所述基体的化学通式为式(Ⅰ)所示：Lisubgt;a/subgt;Nisubgt;x/subgt;Cosubgt;y/subgt;Msubgt;1‑x‑y/subgt;Osubgt;2/subgt;(Ⅰ)式(Ⅰ)中，M包括Mn和Al中的至少一种，0.95≤a﹤1.05，0.8≤x﹤0.95，0.05≤y≤0.2；所述包覆层的材质包括氧化物，所述氧化物中的金属元素包括W、Al、Co、Zr、Y和Ti中的至少一种；在所述正极材料的XRD图谱中，(001)面与(101)面之间的衍射峰强度比Ⅰsubgt;001/subgt;/Ⅰsubgt;101/subgt;≤1.10；(003)面与(104)面之间的衍射峰强度比Ⅰsubgt;003/subgt;/Ⅰsubgt;104/subgt;≥1.70。

技术领域

本发明属于正极材料技术领域，尤其涉及一种正极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

近年来，随着人们对新能源汽车的需求日益增加以及国内外新能源动力电池市场的蓬勃发展，消费者对电动汽车续航里程的要求不断提高，具有高放电容量、良好循环寿命和低成本特点的层状LiNi_1-x-yCo_xMyO₂三元正极材料应运而生。正极材料(Ni≥80％)，如LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂和LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂，因其具有较高的可逆比容量(＞200mAh/g)和较佳的循环稳定性，适合作为高比能量动力电池用正极材料。

尽管三元正极材料在能量密度方面相对于其他正极材料有较大的优势，但是循环性能、倍率性能较差的劣势，阻碍了其在动力电池领域的大规模应用。目前的研究认为材料的表层晶体结构不稳定是引起容量快速衰减的一个主要原因，而晶体缺陷则是造成晶体结构不稳定的一个重要诱因。一方面，目前三元材料多采用共沉淀法制备，共沉淀合成前驱体过程中的剧烈搅拌导致一次粒子无序分布，在后续烧结过程中会留下大量的晶体缺陷(尤其在颗粒表层)，包括晶界与微孔等。另一方面，三元正极材料颗粒内部的Ni元素主要以+3形式存在，而在表层则以Ni²⁺为主。较多的Ni²⁺会在材料表层结构中造成大量晶体缺陷，包括严重的阳离子混排、NiO非活性杂相以及尖晶石相等。晶体缺陷不仅阻碍了锂离子快速脱嵌，也会增大电池的极化，降低电化学活性。

因此，为了提升三元材料在动力电池中广泛运用，现在急需一种提升循环性能和倍率性能的正极材料。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种正极材料及其制备方法、锂离子电池，该正极材料的表层晶体结构稳定，使得正极材料具有优良的容量、循环性能和倍率性能。

第一方面，本申请实施例提供一种正极材料，所述正极材料包括基体及包覆在所述基体至少部分表面的包覆层，所述基体的化学通式为式(Ⅰ)所示：

Li_aNi_xCo_yM_1-x-yO₂       (Ⅰ)

式(Ⅰ)中，M包括Mn和Al中的至少一种，0.95≤a﹤1.05，0.8≤x﹤0.95，0.05≤y≤0.2；

所述包覆层的材质包括氧化物，所述氧化物中的金属元素包括W、Al、Co、Zr、Y和Ti中的至少一种；

在所述正极材料的XRD图谱中，(001)面与(101)面之间的衍射峰强度比Ⅰ₀₀₁/Ⅰ₁₀₁≤1.10；(003)面与(104)面之间的衍射峰强度比Ⅰ₀₀₃/Ⅰ₁₀₄≥1.70；