[发明专利]钴复合氢氧化物及其制备方法、锂离子电池正极材料和锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及钴复合氢氧化物及其制备方法、锂离子电池正极材料和锂离子电池。所述钴复合氢氧化物的化学式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中，x+y+z＝1，x≤0.1，y≥0.9，z≤0.1，且x和z不同时为0；所述钴复合氢氧化物中100活性晶面的占比为10％～40％。通过掺杂Ni和/或Mn，能够有效提高钴复合氢氧化物的结构稳定性，提高电池比容量和循环容量保持率，并降低成本；通过使100活性晶面大面积暴露，001非活性面被覆盖，能够提高烧结后得到的正极材料的倍率性能，且降低正极材料与电解液之间的接触面积，减少正极材料‑电解液界面副反应发生，获得优异的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及钴复合氢氧化物及其制备方法、锂离子电池正极材料和锂离子电池。

背景技术

钴酸锂是一种无机化合物，化学式为LiCoO₂，一般使用作锂离子电池的正电极材料，其外观呈灰黑色粉末。而锂离子电池的能量密度、充放电倍率以及安全性等一些关键指标，主要受制于正极材料。

目前，钴酸锂正极材料是较为成熟的正极材料，因具有能量密度高、放电电压平稳的特点，被广泛应用于3C(计算机、通讯和消费电子产品三类电子产品的简称)数码领域。但是，钴酸锂材料同时存在比容量低、安全性差和成本高昂等缺点。

此外，正极材料在长循环过程中会发生电池-电解液界面副反应，这会导致正极材料溶解、电池内阻增加、热安全性差以及充放电循环容量衰减快等诸多问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钴复合氢氧化物，通过掺杂Ni和/或Mn，能够有效提高钴复合氢氧化物的结构稳定性，提高电池比容量和循环容量保持率，并降低成本；通过使钴复合氢氧化物中的各元素比例在特定范围内，能够得到具有100活性面暴露结构的钴复合氢氧化物，且钴复合氢氧化物的100活性晶面的占比保持在10％～40％，通过使100活性晶面大面积暴露，001非活性面被覆盖，能够提高烧结后得到的正极材料的倍率性能，且降低正极材料与电解液之间的接触面积，减少正极材料-电解液界面副反应发生，从而获得优异的循环性能。

本发明的第二目的在于提供所述的钴复合氢氧化物的制备方法，该方法具有操作简单、条件温和、适合大批量生产等优点。

本发明的第三目的在于提供一种锂离子电池正极材料，该正极材料的倍率性能优异，且由于正极材料与电解液之间的接触面积降低，减少了正极材料-电解液界面副反应发生，因此循环性能优异。

本发明的第四目的在于提供一种锂离子电池，该锂离子电池具有能量密度高，倍率性能和循环性能优异，安全性能高等优点。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种钴复合氢氧化物，所述钴复合氢氧化物的化学式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中，x+y+z＝1，x≤0.1，y≥0.9，z≤0.1，且x和z不同时为0；

所述钴复合氢氧化物中100活性晶面的占比为10％～40％(还可以选择12％、14％、16％、18％、20％、25％、30％、35％或38％)。

其中，x可以选择0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1；y可以选择0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98或0.99；z可以选择0、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09或0.1。