[发明专利]一种锂离子电池用低钴三元正极材料及其制备方法、锂离子电池正极极片和锂离子电池

权利要求书

1.一种锂离子电池用低钴三元正极材料，其特征在于，低钴三元正极材料的化学组成为Li_a(Ni_xCo_yM_1-x-y)_1-bM’_bO_2-cA_c，其中0.75≤a≤1.2，0.5≤x1，0y≤0.1，0＜b≤0.01，0≤c≤0.2，M选自Mn和Al当中的至少一种，M’为Al，和选自Zr、Ti、Y、Sr、W、Mg当中的一种或多种元素的组合；A选自S、F、N当中的一种或多种；

其中，2%≤C_Co1-C_Co，C_Co1为正极材料经刻蚀后在距离表面深度20~60nm处使用XPS测试得到的Co元素占除Li元素以外所有金属元素中的原子比例，C_Co为使用ICP测试正极材料得到的Co元素占除Li元素以外所有金属元素中的原子比例；

5%≤C_Al-C_Al1，C_Al为直接使用XPS测试正极材料得到的Al元素占除Li元素以外所有金属元素中的原子比例，C_Al1为正极材料经刻蚀后在距离表面深度20~60nm处使用XPS测试得到的Al元素占除Li元素以外所有金属元素中的原子比例。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用低钴三元正极材料，其特征在于，10%≤C_Al-C_Al1。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池用低钴三元正极材料，其特征在于，5%≤C_Co1-C_Co。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池用低钴三元正极材料，其特征在于，所述刻蚀的条件为：Ar⁺离子刻蚀，2500eV≤E≤3500eV，90s≤t≤100s，其中E为刻蚀所使用的能量，t为刻蚀时间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的锂离子电池用低钴三元正极材料，其特征在于，低钴三元正极材料的颗粒体积分布累计达到50%时对应的粒径D_v50满足2μm≤D_v50≤5μm。

6.一种如权利要求1至5中任一项所述的锂离子电池用低钴三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤 S1、选择含有Ni、Co、Mn或者Ni、Co、Al的三元正极前驱体，并与碳酸锂或氢氧化锂充分混合，形成混合物Ⅰ；形成混合物Ⅰ的过程中还加入含有M’的化合物；

步骤 S2、在空气或者氧气氛围中加热混合物Ⅰ，需要在700-1100℃的条件下保持4-15小时，经过对辊以及粉碎后得到中间产物Ⅱ；

步骤 S3、将中间产物Ⅱ与含铝固体粉末、含Co固体粉末充分混合形成混合物Ⅲ；若需加入元素A， 则混合之前加入含有A的化合物；

步骤 S4、在空气或者氧气氛围中加热混合物Ⅲ，需要在700-1000℃的条件下保持4-15小时，经过对辊以及粉碎后得到具有α-NaFeO₂结构的锂离子电池用低钴三元正极材料。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池用低钴三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，含铝固体粉末为氧化铝粉末，其粒径为100 nm≤D_氧化铝≤1000nm。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池用低钴三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，含Co固体粉末选自Co₃O₄、CoO、Co(OH)₂、CoOOH、CoCO₃中的任意一种或多种；含Co固体粉末中Co元素的物质的量与中间产物Ⅱ的物质的量比例为（1~3）：100，含铝固体粉末中Al元素与中间产物Ⅱ的质量比为（0.02~1.5）：100。