本發(fā)明涉及鋰電池，具體涉及一種高鎳三元正極材料及其制備方法、正極極片和鋰電池。

背景技術(shù)：

1、近年來新能源汽車行業(yè)快速發(fā)展，長(zhǎng)續(xù)航里程是新能源汽車的首要技術(shù)指標(biāo)，在保證安全性的前提下，不斷提升能量密度是必然的發(fā)展趨勢(shì)。其中，具備層狀結(jié)構(gòu)的高鎳三元正極材料linixcoymnzo2(x≥0.8)能提供更高的能量密度，能更好地實(shí)現(xiàn)新能源汽車的長(zhǎng)續(xù)航里程需求。

2、三元材料的燒結(jié)工藝是高溫固相反應(yīng)，指一定溫度下前驅(qū)體和鋰源發(fā)生固相反應(yīng)，經(jīng)過一定時(shí)間燒結(jié)生成完整晶型的正極材料。燒結(jié)工藝是合成三元正極材料的核心制備工藝之一，其中燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間和燒結(jié)氣氛是影響三元材料電化學(xué)性能的重要因素。不同工藝生成的前驅(qū)體合成三元正極材料時(shí)采用的燒結(jié)工藝都各不相同，工藝參數(shù)研究大多集中于燒結(jié)溫度和時(shí)間上，而忽視升溫速率帶來的影響。

3、對(duì)于高鎳三元材料，傳統(tǒng)燒結(jié)工藝容易產(chǎn)生過燒或者燒結(jié)不充分的情況，常見問題為類球形二次顆粒開裂及粉碎嚴(yán)重，缺陷型類球形二次顆粒在完整型類球形二次顆粒中占比增大。將燒結(jié)完后的正極材料過篩時(shí)，由于很難將半球及以上的缺陷型二次顆粒與完整型二次顆粒篩分開，正極極片的活性材料為缺陷型二次顆粒與完整型二次顆粒的混合物，而缺陷型二次顆粒由于層狀結(jié)構(gòu)崩塌，比表面積變小，不利于鋰離子在晶格中的脫出和嵌入，將嚴(yán)重影響正極材料的電化學(xué)性能。因此，降低正極材料中的缺陷率具有很大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于通過動(dòng)態(tài)組合升溫?zé)Y(jié)工藝克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的燒結(jié)不充分或者過燒導(dǎo)致的正極材料首次放電容量低的問題，提供一種高鎳三元正極材料及其制備方法、正極極片和鋰電池。本發(fā)明所述的高鎳三元正極材料中，缺陷型類球形二次顆粒含量低，本發(fā)明所述高鎳三元正極材料應(yīng)用于鋰電池中，能夠提高鋰電池的首次放電容量。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種高鎳三元正極材料，該正極材料包括完整型類球形二次顆粒和缺陷型類球形二次顆粒，且缺陷型類球形二次顆粒與完整型類球形二次顆粒的數(shù)量比≤15％。

3、本發(fā)明第二方面提供一種本發(fā)明所述的高鎳三元正極材料的制備方法，包括以下步驟：

4、將含高鎳三元正極材料前驅(qū)體和鋰鹽的混合物，通過至少兩段梯度升溫?zé)Y(jié)得到高鎳三元正極材料；

5、后一段梯度升溫?zé)Y(jié)的升溫速率為前一段梯度升溫?zé)Y(jié)升溫速率的10％-50％。

6、本發(fā)明第三方面提供一種正極極片，該正極片含有所述的高鎳三元正極材料。

7、本發(fā)明第四方面提供一種鋰電池，包括正極片、負(fù)極片、用于隔離正極片和負(fù)極片的隔膜和電解液，所述正極片為本發(fā)明所述的正極極片。

8、通過上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)通過摻雜改性和表面包覆來提升正極材料的能量密度不同，本發(fā)明中，所述高鎳三元正極材料由一次顆粒團(tuán)聚構(gòu)成完整型類球形二次顆粒和缺陷型類球形二次顆粒組成的混合物，本發(fā)明所述高鎳三元正極材料中，缺陷型類球形二次顆粒含量低；可充分發(fā)揮材料本身具有的高能量密度；且根據(jù)發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，形成所述二次顆粒的一次顆粒粒徑小、致密度高，能夠充分發(fā)揮材料本身具有的高能量密度。將所述高鎳三元正極材料制備鋰電池，能夠提高提升首次放電容量。

9、本發(fā)明中，通過動(dòng)態(tài)組合升溫?zé)Y(jié)工藝，在一段燒結(jié)階段快速升溫至中低溫?zé)Y(jié)，可短時(shí)間內(nèi)有效分解前驅(qū)體和鋰源混合物中的吸附水，促進(jìn)鋰離子的擴(kuò)散；在二段燒結(jié)階段升溫速率配合一段燒結(jié)的升溫速率，可保證不破壞材料的層狀結(jié)構(gòu)，降低正極材料的缺陷率，降低了缺陷型類球形二次顆粒的比例，有效解決傳統(tǒng)燒結(jié)工藝中燒結(jié)不充分或者過燒的問題。從本發(fā)明實(shí)施例可以看出，本發(fā)明所述高鎳三元正極材料制備的鋰電池的首次放電容量最高可達(dá)到231mah/g。

技術(shù)特征：

1.一種高鎳三元正極材料，其特征在于，該正極材料包括完整型類球形二次顆粒和缺陷型類球形二次顆粒，且缺陷型類球形二次顆粒與完整型類球形二次顆粒的數(shù)量比≤15％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鎳三元正極材料，其中，所述二次顆粒的平均粒徑為5-15μm；和/或

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高鎳三元正極材料，其中，所述高鎳三元正極材料化學(xué)式為linixcoymnzo2，0.8≤x＜1，0.05≤y＜0.1，且x+y+z＝1；優(yōu)選地，x為0.9-0.96。

4.權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其中，

7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其中，

8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其中，

9.一種正極極片，其特征在于，該正極片含有權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的高鎳三元正極材料。

10.一種鋰電池，包括正極片、負(fù)極片、用于隔離正極片和負(fù)極片的隔膜和電解液，其特征在于，所述正極片為權(quán)利要求9所述的正極極片。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高鎳三元正極材料及其制備方法、正極極片和鋰電池；該正極材料包括完整型類球形二次顆粒和缺陷型類球形二次顆粒，且缺陷型類球形二次顆粒與完整型類球形二次顆粒的數(shù)量比≤10％，缺陷型類球形二次顆粒含量低；可充分發(fā)揮材料本身具有的高能量密度。

技術(shù)研發(fā)人員：朱燁,張同寶,賈銀娟,汪碧微,張宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15