[发明专利]改善无钴正极材料压实密度的方法、无钴正极材料和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种改善无钴正极材料压实密度的方法、无钴正极材料和锂离子电池。所述方法包括以下步骤：(1)制备一烧料：(a)将锂源和镍锰氢氧化物前驱体按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝m混合，一次烧结，得到小粒径一烧料；(b)将锂源、镍氧化物和锰氧化物按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝n混合，一次烧结，得到大粒径一烧料，其中，mn；(2)共混包覆：将所述的小粒径一烧料、大粒径一烧料和包覆物混合，二次烧结，得到无钴正极材料。本发明利用高温固相法来合成无钴单晶正极材料，不需要增加额外的工艺即可拓宽材料的粒度分布，改善材料的压实和电化学性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种改善无钴正极材料压实密度的方法、无钴正极材料和锂离子电池。

背景技术

随着环境的持续恶化，以及化石燃料的逐渐匮乏，人类对能源的需求更多地向清洁化，便携化发展。由于锂离子二次电池无污染，储能大，易携带的优点，其被广泛应用于手机电池、计算机、摄像机等3C设备之中。随着技术的发展，高能量密度的锂离子电池越来越广泛地应用在混合式动力汽车，甚至纯电动汽车，为人们的出行提供动力。

镍锰钴酸锂三元正极材料具有能量密度大，循环性能好，安全环保等优点，是目前电池正极材料研究的一个重要方向。然而由于钴资源储存较少，造成了钴价格较贵，同时易被操控价格，且钴对环境污染较大。因此，无钴镍锰酸锂材料的开发在控制成本，增强市场耐受性方面有着巨大的优势。

无钴镍锰酸锂材料中镍主要起到增加比容量的作用，锰主要起到稳定材料骨架的作用。随着政府补贴的逐渐退坡以及新能源安全事故的频发，人们对材料成本和安全性变得尤为关注，无钴镍锰酸锂材料的开发逐渐向中低镍方向发展。

随着无钴正极材料的广泛应用，提高能量密度也是主要的研究方向之一。尤其地，由于无钴中低镍正极材料锰含量较高，电芯制造的涂布以及辊压工序中存在压实偏低的问题，这无形中造成电芯体积能量密度低，如何提高中低镍材料的压实成为待解决的一个重要问题。

现有技术材料混锂一次烧结后，材料颗粒分布较为均匀，在匀浆涂布后，进行极片辊压过程中，压实难以达到，同时颗粒粒径容易压碎。同时，无钴正极材料作为一种新型的正极材料，尚无相关有效的提高其压实密度的方案。

因而，有必要提供一种改善无钴正极材料压实密度的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种改善无钴正极材料压实密度的方法、无钴正极材料和锂离子电池。本发明利用高温固相法来合成无钴单晶正极材料，不需要增加额外的工艺即可拓宽材料的粒度分布，改善材料的压实和电化学性能。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种改善无钴正极材料压实密度的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备一烧料：

(a)将锂源和镍锰氢氧化物前驱体按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝m混合，一次烧结，得到小粒径一烧料；

(b)将锂源、镍氧化物和锰氧化物按照Li/(Ni+Mn)摩尔比＝n混合，一次烧结，得到大粒径一烧料，其中，mn；

(2)共混包覆：

将所述的小粒径一烧料、大粒径一烧料和包覆物混合，二次烧结，得到无钴正极材料。

本发明的方法中，步骤(a)和步骤(b)无顺序限定，可以先制备小粒径一烧料，再制备大粒径一烧料；也可以先制备大粒径一烧料，再制备小粒径一烧料；还可以二者同时制备。本发明不作具体限定。

本发明利用高温固相法来合成无钴单晶正极材料，通过调整Li/(Ni+Mn)摩尔比和原料，可以在相同烧结条件下控制形成两种形貌各异的大小颗粒，不需要增加额外的工艺，包覆的同时完成大小颗粒混掺，拓宽材料的粒度分布，改善材料的压实和电化学性能。