(19)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 202111565328.4 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 江门市科恒实业股份有限公司 地址 529000 广东省江门市江海区滘头滘 兴南路22号 (72)发明人 林子琦　原骏　史镇洪　张键鹏　 李邑柯　范江　马真　李宇东　 简健明　吴建华　 (74)专利代理 机构 广州市科丰知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44467 专利代理师 罗啸秋 (51)Int.Cl. H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 10/0525(2010.01)C01G 53/00(2006.01) C01G 45/12(2006.01) (54)发明名称 一种富锂锰基正极材料及其制备方法和锂 离子电池 (57)摘要 本发明属于电池 领域， 具体涉及一种富锂 锰 基正极材料， 其特征在于， 所述正极材料包括主 成分和掺杂成分， 其中主成分化学式为Li1+ xNiaMn(1‑a)O2； 其中0<x<1； 0.3≤a＜0.5； 所述掺 杂成分为Al和Zr； 所述掺杂成分为Al和Zr； Zr元 素掺杂量为1000～ 3000ppm， Al元素掺杂量为100 ～1000ppm。 该材料在3.0 ‑4.3V电压范围以1C倍 率循环300圈的后保持率超过 100％， 有部分材料 能够达到110％。 同时， 本发明还提供了 该材料的 制备方法以及应用该 材料的锂离 子电池。 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 CN 114497527 A 2022.05.13 CN 114497527 A 1.一种富锂锰基正极材料， 其特征在于， 所述正极材料包括主成分和掺杂成分， 其中主 成分化学式为 Li1+xNiaMn(1‑a)O2； 其中0<x<1； 0.3 ≤a＜0.5； 所述掺杂成分为Al和Zr； Zr元素掺杂量为1000～3000ppm， Al元素掺杂量为100～ 1000ppm。 2.根据权利要求1所述的富锂锰基正极材 料， 其特征在于， 0.4≤a≤ 0.48。 3.根据权利要求1所述的富锂锰基正极材 料， 其特征在于， 0.2<x< 0.5。 4.根据权利要求3所述的富锂锰基正极材 料， 其特征在于， 0.3 ≤x≤0.4。 5.根据权利要求1所述的富锂锰基正极材料， 其特征在于， Zr元素掺杂量为1600～ 2000ppm， Al元素掺杂量 为400～500ppm。 6.根据权利要求1 ‑5任一所述的富锂锰基正极材料， 其特征在于， 所述正极材料的D50 为9～11 μm。 7.一种如权利要求1 ‑6任一所述的富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于， 按比例 将前驱体、 L i2CO3、 含Zr的化合物、 含Al的化 合物在高于90 0℃的条件下烧结即可； 所述前驱体为 NiaMn(1‑a)CO3或NiaMn(1‑a)(OH)2。 8.根据权利要求7所述的富锂锰基正极材料的制备方法， 其特征在于， 在烧结之前， 在 600‑700℃条件下 预烧一段时间。 9.一种锂离子电池， 其特征在于， 含有正极、 负极、 隔膜、 电解液， 所述正极中的活性成 分如权利要求1 ‑6任一所述。 10.根据权利要求9所述的锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池的工作电压为 3.0‑4.2V。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114497527 A 2一种富锂锰基正极材料及其制备方 法和锂离 子电池 技术领域 [0001]本发明属于电池领域， 具体涉及一种富锂锰基正极材料及其制备方法和锂离子电 池。 背景技术 [0002]自从1990年锂离子电池首次商业化应用以来， 锂离子电池在不断发展过程中取得 了显著的进展， 但 为了应对工业和社会 未来的挑战， 锂离子电池的性能需要进一步 发展， 例 如电池的安全性、 电池性能(能量密度、 循环寿命、 倍率性能)的改进以及生产成本的降低 等。 这些性能与锂离子电池各组成部分的性能直接相关， 尤其锂离子电池正极材料 的性能 至关重要。 [0003]富锂层状氧化物的研究最早开始于1991年， 经过科学界不断地研究， 富锂锰基正 极材料的放电比容量不断被突破极限， 但高容量的同时却带来了难以克服的缺点， 例如较 高的首次不可逆容 量损失、 循环容 量损失和电压降， 限制了该 材料的实际应用。 [0004]CN201810368614.3公开了一种富锂锰基材料前驱体， 所述富锂锰基材料前驱体为 页片状形貌的富锂锰基材料碳酸盐前驱体， 粒径为1～7μm， 比表面积为8～50m2/g。 其说明 书记载： 在将所述富锂锰基材料碳酸盐前驱体与所述锂源混合时， 进一步加入添加剂； 其 中， 所述添加剂选自含有Sr、 B、 Zr、 Y、 Ti、 F、 Ca、 Mg、 Si及Al的化合物中的至少一种。 可以理解 的， 页片状形貌的富锂锰基材料碳酸盐前驱体是制备富锂锰基正极的基础材料且可添加一 些金属元素掺杂。 [0005]CN201811604271.2公开了一种富锂锰基前驱体、 及其制备方法和富锂锰基正极材 料。 所述富锂锰基前驱体的制备方法， 包括如下步骤： (1)将镍盐、 钴盐、 锰盐和掺杂离子盐 溶于水中， 得到 混合盐溶液； (2)在所述混合盐溶液中加入沉淀剂和络合剂， 调节pH值， 得到 反应前驱体； (3)将所述反应前驱体进行间断式超声震荡， 得到富锂锰基前驱体粗品。 该前 驱体的分子式为所述富锂锰基前驱体的分子式为NixCoyMnzD1‑x‑y‑z(OH)2， 所述0≤x＜0.9， 0 ≤y＜0.9， 0.1≤z≤1.0， 优选0.85＜x+y+z≤1.0； 所述D包括Al、 Ti、 Zr、 Mg、 Zn、 Cr和Ce中的 任意一种或至少两种的组合。 [0006]CN201910615460.8公开了一种富锂锰基材料的制备方法和富锂锰基材料； 该富锂 锰基材料的制备方法将Mn2+和M2+的混合金属盐溶液、 络合剂、 沉淀剂和还原剂混合， 制得富 锂锰前驱体； 将洗涤、 干燥后的富锂锰前驱体与锂源混合， 并烧结； 其中， M2+包括Ni2+和Co2+ 中的至少一种； 还原剂包括水合肼、 亚硫酸盐、 亚硫酸氢盐中的至少一种； 络合剂为酸溶液、 盐溶液、 乙二胺和2 ‑甲基‑8羟基喹啉中的至少一种。 其说明书记载： 富锂锰基的化学式为： xLi2MnO3·(1～x)LiMO2， 其中， 0<x<1， 该化学式 中的M为Ni、 Co、 Mn中的一种或多种。 [0007]CN201510176568.3公开了一种富锂锰基层状固溶体的制备方法及其制备 的富锂 锰基层状固溶体， 其制备方法步骤包括： A、 将锂源、 锰源、 镍源在溶剂中混合分散得均匀的 混合液； B、 将混合液雾化干燥， 得前驱体； C、 将前驱体于空气气氛下100～550℃下预烧2～ 15h得预烧产品； D、 将步骤C所得预烧产品于空气气氛下500～1100℃下煅烧5～20h得富锂说　明　书 1/7 页 3 CN 114497527 A 3