[发明专利]锂离子电池用正极材料及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及二次电池技术领域，公开了一种锂离子电池用正极材料及其制备方法和锂离子电池。所述正极材料包括高镍多元正极材料，所述高镍多元正极材料由多个一次晶粒团聚形成，且所述一次晶粒沿所述高镍多元正极材料的直径方向呈发散状分布；其中，所述正极材料内部的一次晶粒的长径比L/R≥3，且所述正极材料内部的一次晶粒的径向分布比例≥60％。含有该正极材料的锂离子电池容量高，颗粒强度有很大的改进，以及电池容量高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池用正极材料及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池高镍三元正极材料LiNi_1-x-yCo_x M_yO₂(其中M＝Mn和/或Al)，由于质量比容量和体积比容量高的优点，最近几年被广泛研究并应用于动力电池，电动工具以及储能中。其中，高镍三元正极材料目前最大的缺陷在于充放电过程中晶体结构相变较多，由于相变引起的体积变化导致了颗粒粉化。

为了克服这种缺点，CN109713297A公开了一种一次颗粒定向排列的高镍正极材料及其制备方法，该方法包括：(1)共混：在混合釜中加入高镍正极材料前驱体，锂源，能降低高镍正极材料层状结构003晶面表面能的掺杂物，得到混合物；(2)烧结：将所述混合物烧结，得到一次颗粒定向排列的高镍正极材料。但是，该方法在制备过程需要提前预烧结，增加了工艺难度，并且没有对于已经形成的表面结构进行包覆优化，所以难以抑制高镍正极材料长循环后团聚体内部一次晶粒由于体积变化导致的裂纹生长。

CN110492064A公开了用于锂二次电池的正极活性材料及包括包含正极活性材料的正极的锂二次电池，该方法包括：在氧化性气体气氛中对包括锂源和金属氢氧化物的混合物进行第一热处理以获得基于镍的活性材料二次颗粒；和向所述基于镍的活性材料二次颗粒添加氟化物前体以获得反应混合物，并在氧化气体气氛中对所述反应混合物进行第二热处理，且其中所述第二热处理比所述第一热处理低的温度下进行。该方法通过前驱体掺杂制备出径向分布团聚体二次颗粒，并且通过氟包覆对于表面的保护作用。但是由于二次包覆温度偏低，只能对颗粒表面形成保护，内部一次颗粒之间缺少相互支撑作用，在循环过程中不能有效抑制内部裂纹的生长。

因此，研究和开发一种锂离子电池用正极材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的正极材料在长循环过程中内部裂纹生长的缺陷问题，提供一种锂离子电池用正极材料及其制备方法和锂离子电池，含有该正极材料的锂离子循环性能好，颗粒强度有很大的改进，以及电池容量高。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种锂离子电池用正极材料，其中，所述正极材料包括高镍多元正极材料，所述高镍多元正极材料由多个一次晶粒团聚形成，且所述一次晶粒沿所述高镍多元正极材料的直径方向呈发散状分布；

其中，所述正极材料内部的一次晶粒的长径比L/R≥3，且所述正极材料内部的一次晶粒的径向分布比例≥60％。

本发明第二方面提供了一种前述所述的正极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括：

(1)将Ni盐、A盐、Co盐与水接触得到混合盐溶液；

(2)将所述混合盐溶液与含有水、络合剂和沉淀剂的第一混合溶液在反应釜中接触进行第一反应得到第一混合浆料，将所述第一混合浆料进行过滤得到前驱体晶核；

(3)将所述前驱体晶核和所述混合盐溶液与含有水、络合剂和沉淀剂的第二混合溶液在反应釜中接触进行第二反应得到第二混合浆料，将所述第二混合浆料进行过滤洗涤以及热处理得到前驱体；

(4)将所述前驱体、锂源和添加剂M混合后进行第一焙烧处理得到一次烧结料；

(5)将所述一次烧结料与添加剂N混合后进行第二焙烧处理得到正极材料。