一种高镍正极材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及储能材料，具体而言，涉及一种高镍正极材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、多晶高镍层状氧化物linixcoymnzo2(ncm，x≥0.8，x+y+z＝1)作为锂离子电池的正极材料，兼顾了低成本和实际能量密度两者之间的平衡而备受青睐。然而，在高压或高温循环过程中，多晶高镍材料结构不稳定性和热不稳定性会引发电池容量衰减严重和热失控安全问题，严重限制了其商业发展。

2、因此，如何改进多晶高镍材料结构以提高结构稳定性和热稳定性是当前研究的重点。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种具有高热稳定性能和循环稳定性的高镍正极材料，以克服现有的高镍正极材料在高压或高温条件下的循环稳定性不佳和热失控安全的缺陷。

2、本发明的第二目的在于提供所述高镍正极材料的制备方法，该方法具有成本低、工艺简单等优势。

3、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

4、本发明的一个方面，涉及一种高镍正极材料，包括多晶高镍材料以及至少部分分布在所述多晶高镍材料表面的负热膨胀材料：

5、所述负热膨胀材料具有键能大于ni-o键键能的化学键。

6、所述的高镍正极材料，具有高结构稳定性和热稳定性。

7、优选地，所述多晶高镍材料和所述负热膨胀材料的质量比为97～99.9：0.1～3。

8、优选地，所述负热膨胀材料包括：钒酸锆、钨酸锆或钼酸锆中的至少一种。

9、优选地，所述多晶高镍材料的化学式为：linixcoymnzo2，其中，x≥0.8，x+y+z＝1。

10、优选地，所述高镍正极材料的容量为180～195mah/g。

11、本发明的另一个方面，还涉及所述的高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：

12、将含有多晶高镍材料和负热膨胀材料的混合液进行干燥和煅烧。

13、所述的高镍正极材料的制备方法，方法简单，容易操作，能保证制备的高镍正极材料具有优异的电化学性能。

14、优选地，所述干燥的温度为65～75℃。

15、优选地，所述干燥的时间为12～24h。

16、优选地，所述煅烧的温度为550～650℃。

17、优选地，所述煅烧的时间为4～8h。

18、本发明的另一个方面，还涉及一种正极极片，主要由所述的高镍正极材料或所述的高镍正极材料的制备方法制备得到的高镍正极材料制成。

19、本发明的另一个方面，还涉及一种锂离子电池，包括所述的正极极片。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、(1)本发明提供的高镍正极材料，包括多晶高镍材料以及至少部分分布在所述多晶高镍材料表面的负热膨胀材料，且负热膨胀材料具有键能大于ni-o键键能的化学键，具有高结构稳定性和热稳定性。

22、(2)本发明提供的高镍正极材料，负热膨胀材料在多晶高镍材料的一次颗粒和二次颗粒的表面建立稳定保护层，优化了其晶界，减轻其循环过程中的结构相变和机械应力，抑制微裂纹产生，提高结构稳定性；同时，高温下负热膨胀材料稳定层能表现出热收缩现象，可以抑制离子传输和电池氧化还原反应，避免了过热条件下引起的电池热失控安全问题，当温度恢复正常时，电化学性能也可以正常恢复。此外，高压下负热膨胀材料稳定层可以抑制高镍材料结构相变，并且负热膨胀材料稳定层具有键能大于ni-o键键能的化学键，可以抑制晶格氧释放。以上优点保证了高镍材料在高压或高温条件下的结构稳定性和长循环性能。

23、(3)本发明提供的高镍正极材料的制备方法，方法简单，容易操作，仅通过简单的干燥和煅烧即可完成高镍正极材料的制备，且能保证制备的高镍正极材料具有优异的电化学性能。

24、(4)本发明提供的锂离子电池，首次放电比容量、循环100周后的容量保持率及高温循环性能表现优异。

技术特征：

1.一种高镍正极材料，其特征在于，包括多晶高镍材料以及至少部分分布在所述多晶高镍材料表面的负热膨胀材料：

2.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于，所述多晶高镍材料和所述负热膨胀材料的质量比为97～99.9：0.1～3。

3.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于，所述负热膨胀材料包括：钒酸锆、钨酸锆或钼酸锆中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于，所述多晶高镍材料的化学式为：linixcoymnzo2，其中，x≥0.8，x+y+z＝1。

5.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其特征在于，所述高镍正极材料的容量为180～195mah/g。

6.如权利要求1～5任一项所述的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为65～75℃；

8.根据权利要求6所述的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为550～650℃；

9.一种正极极片，其特征在于，主要由权利要求1～5任一项所述的高镍正极材料或权利要求6～8任一项所述的高镍正极材料的制备方法制备得到的高镍正极材料制成。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。

技术总结
本发明涉及储能材料技术领域，具体而言，涉及一种高镍正极材料及其制备方法和应用。所述的高镍正极材料，包括多晶高镍材料以及至少部分分布在所述多晶高镍材料表面的负热膨胀材料：所述负热膨胀材料具有键能大于Ni‑O键键能的化学键。所述的高镍正极材料，具有高结构稳定性和热稳定性。

技术研发人员：苏甜,李云明
受保护的技术使用者：蜂巢能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21