[发明专利]锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和用电设备

说明书

本发明提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和用电设备。锂离子电池正极材料，包括三元正极材料以及包覆三元正极材料的包覆层材料；包覆层材料的原料包括包覆物A、包覆物B和包覆物C；包覆物A、包覆物B和包覆物C包括相应元素的氧化物、氟化物、碳酸盐和草酸盐中的一种或多种。制备方法：将包覆物A、包覆物B和包覆物C混合后进行烧结得到包覆层材料；将包覆层材料和三元正极材料混合，在含氧气氛中进行烧结。锂离子电池正极使用锂离子电池正极材料制成。锂离子电池包括锂离子电池正极。用电设备包括锂离子电池或使用锂离子电池供电。本申请提供的锂离子电池正极材料，包覆层稳定、循环性能好。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和用电设备。

背景技术

锂离子电池三元正极材料LiNi_1-x-yCo_xM_yO₂，具有比容量高、价格低廉等优点。三元材料的比容量与镍含量息息相关，随着人们对锂离子电池的能量密度要求越来越高，三元材料的镍含量也在不断提高。然而，随着三元材料的镍含量提高，材料的循环稳定性、高温稳定性都在降低。高镍材料在循环过程中的H₂-H₃相变导致晶胞急剧收缩，随之带来颗粒碎裂、材料粉化的问题。高镍材料表面还存在大量的残碱，残碱不仅影响材料的容量和循环稳定性，还会带来大量的产气问题。此外，高镍材料在低嵌锂状态下，层状结构容易坍塌，同时释放出氧气，随之带来更严重的安全问题。

进行表面包覆，可以部分解决上述问题。现行的包覆工艺二烧温度较高，而由于高镍三元材料的不稳定性，过高的二烧温度容易导致高镍材料中锂的析出，造成容量的损失和残碱升高。因此，在较低温度下实现正极材料的包覆具有重要的现实意义。专利CN108899510 A公开了一种低熔点玻璃相包覆正极材料及其制备方法，其采用硼酸系、磷酸系和钨钼磷酸系玻璃粉进行正极材料的包覆，采用的玻璃粉均含有氧化硼或五氧化二磷。然而，氧化硼和五氧化二磷在电池循环过程中容易在电解液中溶解，从而导致包覆层不够稳定，容易脱落，从而难以进一步提升材料的稳定性。因此，有必要在实现低温包覆的同时，解决包覆层不稳定的问题。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和用电设备，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种锂离子电池正极材料，包括三元正极材料以及包覆所述三元正极材料的包覆层材料；

所述包覆层材料使用包括包覆物A、包覆物B和包覆物C的原料进行第一烧结得到；所述包覆层材料的原料，以质量百分比计，包括：包覆物A30%-75%、包覆物B10%-40%和包覆物C0.1%-40%；所述包覆物A、所述包覆物B和所述包覆物C均各自独立的包括相应元素的氧化物、氟化物、碳酸盐和草酸盐中的一种或多种；所述包覆物A的相应元素包括Pb、Te、Sb、Bi、Li中的一种或多种；所述包覆物B的相应元素包括Si、Sn、Al、Mg、Sr、Ce、Ca、Ba中的一种或多种；所述包覆物C的相应元素包括Zn、Ti、Zr、Nb中的一种或多种。

包覆物A可以大幅降低材料的熔点，降低包覆层材料和三元材料烧结的温度，包覆物B可以提高包覆层的结构稳定性，包覆物C可以与三元正极材料表面的残碱反应，降低表面残碱。同时，三类物质互相搭配，协同互补，在较低温度下熔融并迁移，不仅减少正极材料表面Li的析出、减少烧结过程中Li的损失，还能获得均匀包覆的锂离子电池正极材料。

通过对使用量的优选，可以更进一步的提高材料的均匀性、包覆层的稳定性、烧结温度以及所获得的锂离子电池正极材料的首效、循环稳定性和高温稳定性。