(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111554723.2 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 合肥国轩高科动力能源 有限公司 地址 230011 安徽省合肥市新站区岱河路 599号 (72)发明人 张蒙蒙　 (74)专利代理 机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 代理人 张梦媚 (51)Int.Cl. H01M 4/62(2006.01) H01M 4/36(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 4/131(2010.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种包覆型锂离子电池三元正极材料及其 制备方法和应用 (57)摘要 本发明公开了一种包覆型锂离子电池三元 正极材料及其制备方法和应用， 该包覆型锂离子 电池三元正 极材料包括基材， 所述基材为镍钴锰 酸锂； 以及形成于所述基材表面的包覆层， 其中， 所述包覆层 为Ca3Al2(GeO4)3。 该包覆型锂离子电 池三元正极材料具有优越的性能， 不仅能高效离 子传输而且 具有更少的接触 反应， 可以使得三元 正极材料与电解液之间的离子交换不会受到影 响， 有助于提升三元正极材料的循环性能， 显著 提高材料在倍率下放电平台及倍 率放电容量。 权利要求书1页 说明书9页 附图2页 CN 114388797 A 2022.04.22 CN 114388797 A 1.一种包覆型锂离 子电池三元正极材 料， 其特征在于， 包括： 基材， 所述基材为镍钴锰酸锂； 以及形成于所述基材表面的包覆层， 其中， 所述包覆层为Ca3Al2(GeO4)3。 2.一种包覆型锂离 子电池三元正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括下列步骤： 获得包覆前驱体， 其由Ca:Al:Ge元素摩尔比为3:2:3 的钙源、 铝源和锗源混合均匀、 干 燥、 预烧获得； 将锂源、 镍源、 钴 源和锰源 搅拌分散在溶剂中， 并调控pH 至7.2‑7.4， 获得混合溶 液； 将所述包覆前驱体和所述混合溶液混合分散后， 冷冻 干燥、 煅烧， 制得Ca3Al2(GeO4)3包 覆的镍钴锰三元正极材 料。 3.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述钙源选自氧化钙、 氢氧化钙、 碳酸 钙、 碳酸氢钙中的至少一种； 所述铝源选自氧化铝、 氢 氧化铝、 过 氧化铝中的至少一种； 所述锗源选自二氧化锗、 一氧化锗中的至少一种。 4.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 在获得包覆前驱体的步骤中， 所述混合 均匀采用球磨分散的方式， 其中， 球磨转速为 400‑500rpm， 时间为6 ‑8h； 所述干燥的温度为82 ‑85℃， 时间为10 ‑15h； 所述预烧的工艺 为： 空气气氛下， 于450‑600℃下烧结4 ‑8h。 5.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述锂源选自碳酸锂、 氢氧化锂中的至 少一种； 所述镍源选自硫酸镍、 硝酸镍、 氯化镍中的至少一种； 所述钴源选自硫酸钴、 硝酸钴、 氯化钴中的至少一种； 所述锰源选自硫酸锰、 硝酸锰、 氯化锰中的至少一种。 6.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 在获得混合溶液的步骤中， 所述溶剂选 自羟乙基纤维素溶液、 羧甲基纤维素溶液、 聚乙烯醇溶液、 聚丙烯酸溶液或聚乙二醇溶液； 所述搅拌分散的搅拌速度为20 0‑300rpm， 时间为2 ‑4h。 7.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述冷冻干燥的温度为 ‑60～‑15℃， 压 力为0.05‑1.0MPa。 8.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述煅烧的工艺， 具体为： 空气气氛下， 以速率2‑3℃/min升温至90 0‑1000℃， 并保温4 ‑10h； 然后以速率 4‑8℃/min进行降温。 9.一种锂离子电池正极片， 包括正极活性物质， 其特征在于， 所述正极活性物质采用如 权利要求1所述的包覆型锂离子电池三元正极材料或如权利要求2 ‑8任一项所述的制备方 法制备获得的包覆型锂离 子电池三元正极材 料。 10.一种锂离子电池， 包括正极、 负极、 隔膜和电解液， 其特征在于， 所述正极采用 如权 利要求9所述的正极片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114388797 A 2一种包覆型锂离 子电池三元正极材料及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于锂离子电池正极材料技术领域， 具体涉及一种包覆型锂离子电池三元 正极材料及其制备方法， 还涉及该包覆型锂离子电池三元正极材料作为正极活性物质在锂 离子电池正极片及锂离 子电池中的应用。 背景技术 [0002]镍钴锰三元电池材料， 也称为NCM三元材料， 与传统的锂离子电池正极材料钴酸锂 (LCO)、 磷酸铁锂(LFP)不同， 层状三元镍钴锰(NCM)正极材料表现出更高的比容量和安全 性。 [0003]但随着作为主要容量贡献的Ni离子比例的提高， NCM材料也将面临更高的安全及 容量衰减的风险。 目前解决这一问题的常用手段是： 在NCM正极材料的表面包覆 一层稳定的 纳米材料减少电解液与正极材料的直接接触阻止副反应 成为主要的解决方法， 目前使用最 多的包覆剂为金属氧化物、 磷酸 化物和氟化物。 [0004]而目前现有的金属氧化物等包覆手段主要是通过以NCM为中心， 以致密的涂层为 壳， 形成类核壳结构以及部 分非致密性的改性剂修饰， 形成的包覆层并不均匀， 而不均匀的 包覆会在材 料表面留下较多缺陷， 并不能完全阻止电解液与材 料之间的接触与反应。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本发明有必要提供一种包覆 型锂离子电池三元正极材料， 以NCM三元材 料作为基材， 在 其表面形成由Ca3Al2(GeO4)3组成的包覆层， 从而获得一种更加稳定、 性能更 好的包覆型锂离 子电池三元正极材 料。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用以下技 术方案： [0007]本发明提供了一种包覆型锂离 子电池三元正极材 料， 包括： [0008]基材， 所述基材为镍钴锰酸锂； [0009]以及形成于所述基材表面的包覆层， 其中， 所述包覆层为Ca3Al2(GeO4)3。 [0010]本发明进一步提供了一种包覆型锂离子电池三元正极材料的制备方法， 包括下列 步骤： [0011]获得包覆前驱体， 其由Ca:Al:Ge元素摩尔比为3:2:3的钙源、 铝源和锗源混合均 匀、 干燥、 预烧获得； [0012]将锂源、 镍源、 钴源和锰源搅拌分散在溶剂中， 并调控pH至7.2 ‑7.4， 获得混合溶 液； [0013]将所述包覆前驱体和所述混合溶液混合分散后， 冷冻干燥、 煅烧， 制得Ca3Al2 (GeO4)3包覆的镍钴锰三元正极材 料。 [0014]进一步方案， 所述钙源选自氧化钙、 氢 氧化钙、 碳 酸钙、 碳酸氢钙中的至少一种； [0015]所述铝源选自氧化铝、 氢 氧化铝、 过 氧化铝中的至少一种； [0016]所述锗源选自二氧化锗、 一氧化锗中的至少一种。说　明　书 1/9 页 3 CN 114388797 A 3