[发明专利]正极材料及其制备方法、锂离子电池

说明书

本申请涉及正极材料及其制备方法、锂离子电池，正极材料包括：基体材料，所述基体材料为锂过渡金属复合氧化物；位于所述基体材料表面的包覆层，所述包覆层包括掺杂金属离子的氧化钨WOsubgt;3‑a/subgt;；其中，0＜a＜0.5；在所述包覆层中，所述金属离子的掺杂浓度自所述基体材料的表面至所述正极材料的表面逐渐降低。本申请的正极材料表面具有包覆层，能够改善包覆层的电子导电性和离子导电性，提升正极材料的倍率性能。

技术领域

本发明涉及正极材料技术领域，尤其涉及正极材料及其制备方法、锂离子电池。

背景技术

高镍正极材料具有成本低、能量密度高和倍率性能优越等优点，因此是极具发展潜力的高能量密度锂离子电池正极材料。研究发现，通过增加Ni含量能够提高高镍正极材料的能量密度,然而，Ni含量过高时会破坏正极材料的结构稳定性；且由于电解液在充放电过程中不断与正极材料表面发生副反应，也会导致材料的循环稳定性恶化。

目前，工业上主要通过干法包覆的工艺来对材料进行表面改性，从而改善正极材料的电化学性能和稳定性。目前正极材料的常规包覆层，电子导电性和离子导电性较差，会阻碍锂在脱嵌过程中的扩散，降低锂电倍率性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种正极材料及其制备方法、锂离子电池，该正极材料表面具有包覆层，能够改善包覆层的电子导电性和离子导电性，提升正极材料的倍率性能及安全性能。

第一方面，本申请一种正极材料，所述正极材料包括：

基体材料，所述基体材料为锂过渡金属复合氧化物；

位于所述基体材料表面的包覆层，所述包覆层包括掺杂金属离子的氧化钨WO_3-a；其中，0＜a＜0.5；

在所述包覆层中，所述金属离子的掺杂浓度自所述基体材料的表面至所述正极材料的表面逐渐降低。

在一些实施方式中，所述金属离子包括Mg、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Zn和V金属离子中的至少一种。

在一些实施方式中，所述金属离子包括Mg、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Zn和V金属离子中的两种。

在一些实施方式中，沿所述正极材料的内部至表面的方向，所述包覆层的最外侧区域与最内侧区域的金属离子的掺杂浓度差为10％～15％。

在一些实施方式中，沿所述正极材料的内部至表面的方向，所述包覆层的最外侧区域为W₁₈O₄₉。

在一些实施方式中，沿所述正极材料的内部至表面的方向，所述包覆层的最内侧区域的金属离子的掺杂浓度为15％±3％。

在一些实施方式中，所述氧化钨包括W₃₂O₈₄、W₃O₈、W₁₈O₄₉、W₁₇O₄₇、W₅O₁₄、W₂₀O₅₈和W₂₅O₇₃中的至少一种。

在一些实施方式中，所述氧化钨为W₁₈O₄₉。

在一些实施方式中，所述基体材料的化学通式为LiNi_xCo_yM_zO₂，其中，0.8≤x＜1，0＜y≤0.12，0＜z≤0.08，x+y+z＝1，M元素包括Al、Mn、Ba、Ca、Mg、Sr、Zr、Ti、La、W、Nb、Y、Gd及Ta中的至少一种。

在一些实施方式中，所述基体材料的中值粒径为3μm～15μm。