一种正极材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、伴随着人们对高续航高功率电车的追求，对电池性能提出了越来越高的需求，特别是高能量密度和高倍率性能。为了满足高能量密度需求，一系列高电压正极材料，如磷酸钴锂(licopo4)、磷酸镍锂(linipo4)、镍锰酸锂(lini0.5mn1.5o4)得到了广泛的研究。其中，尖晶石镍锰酸锂材料(lini0.5mn1.5o4)单体电芯电压高达4.6v，能量密度较磷酸铁锂电池高约26％，且成本有一定的降低(锂在镍锰酸锂正极材料中的占比相对更低)。同时，高的电压平台可以有利于减少模组成组电芯数量，简化bms，提高其控制精度，是高电压体系中最具应用潜力的正极之一。然而，超高的平台电压加速了溶剂的分解，正极电解液添加剂虽然能在正极表面形成一定厚度cei缓解副反应发生，但由于该体系下添加剂往往会同时达到氧化和还原电位，难以在正极表面定向形成优异的cei，往往难以获得理想的结果。

2、在现有技术中，往往利用氧化铝、二氧化钛、快离子导体等纳米材料，通过球磨等方式包覆于镍锰酸锂正极材料表面，减少正极侧副反应。然而，固相包覆的方式难以在镍锰酸锂正极材料表面形成均匀的包覆层，有待进一步改善。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种正极材料及其制备方法和应用，所提供的正极材料的制备方法，能够在正极活性材料表面形成均匀的包覆层，减少正极侧的副反应，提升电芯的循环稳定性。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、本发明的一个方面，涉及一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(a)将含有正极活性材料和添加剂的混合液进行再结晶，得到正极材料前体；

5、所述添加剂包括：含有硼、氟或磷中至少一种的锂盐；

6、(b)将所述正极材料前体在惰性气氛中进行加热处理，得到所述正极材料。

7、所述的正极材料的制备方法，能够在正极活性材料表面形成均匀的包覆层，减少正极侧的副反应，提升电芯的循环稳定性。

8、优选地，所述正极活性材料和所述添加剂的质量比为500：(0.5～3)。

9、优选地，所述添加剂包括：二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的至少一种。

10、优选地，所述加热处理的温度为200～600℃。

11、优选地，所述加热处理的时间为60～600min。

12、优选地，所述再结晶具体包括：将含有正极活性材料和添加剂的混合液进行加热蒸发。

13、优选地，所述混合液的溶剂包括：水、乙醇或n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

14、优选地，所述正极活性材料包括：镍锰酸锂、磷酸钴锂、磷酸铁锰锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂或钴酸锂中的至少一种。

15、本发明的另一个方面，还涉及所述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料。

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

17、本发明的另一个方面，还涉及一种二次电池，包括所述的正极极片。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、(1)本发明提供的正极材料的制备方法，将正极活性材料和添加剂溶于溶剂后，利用再结晶的方式使得添加剂以纳米晶体的形式包覆于正极活性材料的表面，利用添加剂具有原位热分解的性能，在正极活性材料的表面构筑一个坚固且分布均匀致密的快速离子导电相包覆层(富含lif、li2c2o4、libo2等物质)，从而抑制电解液在正极侧的副反应，提升电芯的循环稳定性。

20、(2)本发明提供的正极材料，正极活性材料表面包覆有均匀且致密的包覆层，该包覆层具有抑制电解液在正极侧的副反应的作用，从而提升电芯的循环稳定性。

21、(3)本发明提供的二次电池，具有良好的电化学性能，尤其具有较好的循环稳定性。

技术特征：

1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料和所述添加剂的质量比为500：(0.5～3)；

3.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述加热处理的温度为200～600℃。

4.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述加热处理的时间为60～600min。

5.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述再结晶具体包括：将含有正极活性材料和添加剂的混合液进行加热蒸发。

6.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合液的溶剂包括：水、乙醇或n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述正极活性材料包括：镍锰酸锂、磷酸钴锂、磷酸铁锰锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂或钴酸锂中的至少一种。

8.如权利要求1～7任一项所述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料。

9.一种正极极片，其特征在于，主要由权利要求1～7任一项所述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料或权利要求8所述的正极材料制成。

10.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极极片。

技术总结
本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和应用。所述的正极材料的制备方法，包括以下步骤：(a)将含有正极活性材料和添加剂的混合液进行再结晶，得到正极材料前体；所述添加剂包括：含有硼、氟或磷中至少一种的锂盐；(b)将所述正极材料前体在惰性气氛中进行加热处理，得到所述正极材料。所述的正极材料的制备方法，能够在正极活性材料表面形成均匀的包覆层，减少正极侧的副反应，提升电芯的循环稳定性。

技术研发人员：胡建伟,李云明,桂娇康,邱呈雨,田轶文,刘心同,李万隆
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：2024/5/9