[发明专利]电极材料、锂离子电池及其制备方法、应用

说明书

本发明公开一种电极材料、锂离子电池及其制备方法、应用。该制备方法包括如下步骤：将三元前驱体材料、晶种和含锂离子的熔盐的混合物，在含氧气氛中煅烧即可；其中，三元前驱体材料和晶种的摩尔比为2:10‑10:1；三元前驱体材料为镍钴锰氢氧化物或镍钴铝氢氧化物。该制备方法，能够将所得电极材料的平均直径控制在合适的范围内，故降低了其在电池循环过程中的界面副反应，进而提高了电池的容量保持率，获得了较好的倍率性能及循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种电极材料、锂离子电池及其制备方法、应用。

背景技术

钴酸锂是目前应用最广的锂电池材料，但钴资源日益匮乏且价格昂贵，严重的影响到其利用。镍钴锰酸锂材料以相对廉价的镍和锰取代了钴酸锂中三分之二以上的钴，从而有效的降低了材料的成本并扩大了原料来源，使其成为受到人们广泛关注和研究的锂电池材料之一。

目前，现有的镍钴锰酸锂材料的制备方法有将原料直接混合或混合后焙烧的固相法、将原料溶解混合沉淀后干燥的共沉淀法、使用溶剂分散和混合原料的悬浊液法、使用模板来限定原料排列导向的模板法等等多种方法，但是上述的方法制备得到镍钴锰酸锂材料均具有一定的缺陷，如粒径均一性差，循环性能差等，不能满足使用的需求。

中国专利文献CN 104868122A公开一种单晶镍钴锰酸锂材料的制备方法，其采用溶液法制备，其制得的镍钴锰酸锂材料的直径约为0.5μm，所得锂离子电池在0.2C下循环100次后的容量保持率仅为86.4-93.1％。

现有技术中也有在熔盐中制备镍钴锰(铝)酸锂材料的相关报道，其制备方法如下：镍钴锰(铝)的氢氧化物和熔盐经煅烧获得。然而上述制备方法使得其制得的材料本身的平均直径(小于2μm)较小，进而使得制得的电池容量保持率、倍率性能及循环稳定性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的镍钴锰(铝)酸锂材料的制备方法使得其材料本身的平均直径较小，进而使得制得的电池容量保持率、倍率性能及循环稳定性较差的缺陷，而提供一种新型的电极材料、锂离子电池及其制备方法、应用。本发明的制备方法，通过引入晶种，能够将所得电极材料的平均直径控制在合适的范围内，故降低了其在电池循环过程中的界面副反应，进而提高了电池的容量保持率，获得了较好的倍率性能及循环稳定性。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供一种电极材料，所述电极材料的平均直径为3-10微米；

其中，当所述电极材料为镍钴锰酸锂材料时，所述镍钴锰酸锂材料的化学式为Li_aNi_x1Co_x2Mn_x3O₂，且0＜x1＜1，0＜x2＜1，0＜x3＜1，x1+x2+x3＝1，a为1-1.2；

其中，当所述电极材料为镍钴铝酸锂材料时，所述镍钴铝酸锂材料的化学式为Li_bNi_y1Co_y2Al_y3O₂，且0＜y1＜1，0＜y2＜1，0＜y3＜1，y1+y2+y3＝1，b为1-1.2。

上述电极材料中，所述电极材料的平均直径为较佳地为3-6微米，更佳地为3-5微米。

上述电极材料中，所述平均直径的测试方法如下：随机筛选所制得的产物中的比如100个颗粒，用扫描显微镜，测得每一颗粒上的最远两点之间的距离，取得平均值，即为所述平均直径。

上述电极材料中，x1较佳地为0.6-0.85，更佳地为0.6-0.8。

上述电极材料中，x2较佳地为0.1-0.2。

上述电极材料中，x3较佳地为0.05-0.2，更佳地为0.1-0.2。

上述电极材料中，a较佳地为1-1.1。