本發(fā)明涉及鋰電材料的，具體涉及一種無鈷多晶層狀材料、復(fù)合材料、正極片和電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池三元正極材料通常由ni、co、mn三元素構(gòu)成(linixcoymn1-x-yo2)。co元素對于三元材料具有重要的作用，一方面能夠有效抑制陽離子混排，另一方面能夠提升電子/離子電導(dǎo)，進而提升電性能，因此開發(fā)無鈷的正極材料存在較大挑戰(zhàn)。另一方面，眾多研究者發(fā)現(xiàn)，在高電壓下(大于4.5v)，鋰電池中的co元素對晶格的破壞作用較強，因此無鈷正極材料能在一定程度上提升高電壓性能。而且，鎳鈷錳中，co元素價格最高，ni元素價格次之，mn元素價格最低。為了開發(fā)低成本且高性能的正極材料，低鎳無鈷且適用于高電壓的正極材料是一個主要且熱門的研究方向。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種新的多晶層狀材料，該材料低鎳無鈷，具備高克容量和高循環(huán)性能，能夠作為正極材料用于高電壓下鋰電池的制備，且使電池在高電壓條件下具備高循環(huán)穩(wěn)定性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種無鈷多晶層狀材料，所述無鈷多晶層狀材料的化學(xué)式為linixmnym1-x-yo2，其中，0.5≤x≤0.6，0.4≤y≤0.5，0.9≤x+y≤1；m選自al、mg、ti、zr、w、y、b、nb、mo、la中的至少一種；

3、所述無鈷多晶層狀材料包含一次顆粒聚集形成的二次顆粒，一次顆粒呈長片狀，且一次顆粒中最長的長度與次長的長度的比值為3.5以下，二次顆粒為類球形；所述無鈷多晶層狀材料的寬度系數(shù)[(d90-d10)/d50]為0.2-2。

4、在一些實施例中，所述無鈷多晶層狀材料為前驅(qū)體與鋰源和可選的摻雜元素源混合后燒結(jié)得到。

5、在一些實施例中，所述前驅(qū)體包含一次顆粒聚集形成的二次顆粒，所述二次顆粒表面的一次顆粒呈細長片狀，且長寬比大于2。

6、本發(fā)明第二方面提供了一種復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含如上所述的無鈷多晶層狀材料和包覆在所述無鈷多晶層狀材料表面的包覆層，所述包覆層包含al、mg、ti、zr、w、y、b、nb、mo、la中的至少一種元素的氧化物；以金屬元素的重量計，所述復(fù)合材料中所述包覆層的包覆量為200-3000ppm。

7、本發(fā)明第三方面提供了一種正極片，所述正極片包含正極集流體和位于正極集流體一側(cè)表面的正極活性物質(zhì)層，所述正極活性物質(zhì)層包含正極活性材料，所述正極活性材料包含如上所述的無鈷多晶層狀材料或如上所述的復(fù)合材料。

8、本發(fā)明第四方面提供了一種電池，所述電池包含如上所述的正極片。

9、本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

10、本發(fā)明提供的所述無鈷多晶層狀材料能夠作為正極材料用于高電壓(大于4.5v)的鋰電池中，其具有高克容量和高循環(huán)性能的優(yōu)點，且在含有摻雜元素m的情況下，能夠有效提升循環(huán)穩(wěn)定性，最終實現(xiàn)較好的高電壓性能。使用該材料作為正極材料能夠使得電池在高電壓情況下具有高循環(huán)穩(wěn)定性、高首次庫倫效率和高首次放電比容量。

11、在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數(shù)值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。本文中，在沒有特別說明的情況下，數(shù)據(jù)范圍均包括端點。

技術(shù)特征：

1.一種無鈷多晶層狀材料，其特征在于，所述無鈷多晶層狀材料的化學(xué)式為linixmnym1-x-yo2，其中，0.5≤x≤0.6，0.4≤y≤0.5，0.9≤x+y≤1；m選自al、mg、ti、zr、w、y、b、nb、mo、la中的至少一種；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鈷多晶層狀材料，其特征在于，所述無鈷多晶層狀材料的比表面積為0.5-2m2/g；和/或

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無鈷多晶層狀材料，其特征在于，其特征在于，所述無鈷多晶層狀材料為前驅(qū)體與鋰源和可選的摻雜元素源混合后燒結(jié)得到；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無鈷多晶層狀材料，其特征在于，所述前驅(qū)體的制備方法包括：將金屬的鹽溶液與強堿溶液和氨水溶液在氧氣存在下接觸并進行共沉淀反應(yīng)，得到所述前驅(qū)體；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無鈷多晶層狀材料，其特征在于，所述氧氣以氮氣和氧氣的混合氣的形式存在；

6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任意一項所述的無鈷多晶層狀材料，其特征在于，所述前驅(qū)體包含一次顆粒聚集形成的二次顆粒，所述二次顆粒表面的一次顆粒呈細長片狀，且長寬比大于2，所述二次顆粒為類球形；優(yōu)選地，所述一次顆粒的長度為0.3μm-1.5μm，寬度為50nm-300nm；

7.一種復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合材料包含權(quán)利要求1-6中任意一項所述的無鈷多晶層狀材料和包覆在所述無鈷多晶層狀材料表面的包覆層，所述包覆層包含al、mg、ti、zr、w、y、b、nb、mo、la中的至少一種元素的氧化物；以金屬元素的重量計，所述復(fù)合材料中所述包覆層的包覆量為200-3000ppm。

8.一種正極片，其特征在于，所述正極片包含正極集流體和位于正極集流體一側(cè)表面的正極活性物質(zhì)層，所述正極活性物質(zhì)層包含正極活性材料，所述正極活性材料包含權(quán)利要求1-6中任意一項所述的無鈷多晶層狀材料或權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的正極片，其特征在于，所述正極活性材料還包含鈷酸鋰；

10.一種電池，其特征在于，該電池包含權(quán)利要求8或9所述的正極片；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，提供了無鈷多晶層狀材料、復(fù)合材料、正極片及電池，所述無鈷多晶層狀材料的化學(xué)式為LiNi<subgt;x</subgt;Mn<subgt;y</subgt;M<subgt;1?x?y</subgt;O<subgt;2</subgt;，其中，0.5≤x≤0.6，0.4≤y≤0.5，0.9≤x+y≤1；所述無鈷多晶層狀材料包含一次顆粒聚集形成的二次顆粒，一次顆粒呈長片狀，且一次顆粒中最長的長度與次長的長度的比值為3.5以下，二次顆粒為類球形；所述無鈷多晶層狀材料的寬度系數(shù)[(D<subgt;90</subgt;?D<subgt;10</subgt;)/D<subgt;50</subgt;]為0.2?2。該材料低鎳無鈷，具備高克容量和高循環(huán)性能，能夠作為正極材料用于高電壓下鋰電池的制備，且使電池在高電壓條件下具備高循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉樂樂,劉亮
受保護的技術(shù)使用者：珠海冠宇電池股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19