(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 202111602965.4 (22)申请日 2021.12.24 (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 刘兴亮　杨茂萍　汪伟伟　 (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. C01G 53/00(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) H01M 4/36(2006.01) H01M 4/38(2006.01) H01M 4/525(2010.01)H01M 4/505(2010.01) H01M 4/04(2006.01) (54)发明名称 一种改性 三元正极材 料、 其制备方法和应用 (57)摘要 本发明公开了一种改性三元正极材料、 其制 备方法和应用， 该改性三元正极材料包括包括基 体材料， 其为正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2； 以及 形成于所述基体材料表面的包覆材料， 所述包覆 材料覆盖 所述基体材料的表面， 且 所述包覆材料 的组成为CuxNi1‑xGaTe2， 其中， 0.8≤x≤0.99。 该 改性三元正极材料可有效降低NCM622表面水分 及残碱， CuxNi1‑xGaTe2包覆层增强了NCM622材料 结构稳定性， 增加了采用该改性三元正极材料制 得的锂离 子电池的高温循环性能和安全性。 权利要求书1页 说明书7页 CN 114314690 A 2022.04.12 CN 114314690 A 1.一种改性 三元正极材 料， 其特征在于， 包括： 基体材料， 其为正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2； 以及形成于所述基体材料表面的包覆材料， 所述包覆材料覆盖所述基体材料的表面， 且所述包覆材料的组成为CuxNi1‑xGaTe2， 其中， 0.8≤x ≤0.99； 优 选的， 所述包覆材料的厚度 为5‑20nm。 2.一种改性 三元正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括下列步骤： 根据Cu： Ni： Ga： Te的元素摩尔比为x： (1 ‑x)： 1： 2分别称取铜源、 镍源、 镓粉和碲粉， 并分 散在无水乙醇中， 获得混合液一； 将所述混合液一球磨分散后， 干燥、 预烧， 获得CuxNi1‑xGaTe2前驱体； 根据Li： Ni： Co： Mn元素摩尔比为1.01:0.6:0.2:0.2分别称 取锂源、 镍源、 钴源、 锰源， 并 分散在无 水乙醇中， 获得混合液二； 将所述CuxNi1‑xGaTe2前驱体加入所述混合液二中， 经球磨分散后， 干燥、 煅烧， 制得改性 三元正极材 料， 即CuxNi1‑xGaTe2包覆改性的正极材 料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2。 3.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述铜源选自铜粉、 氯化铜中的至少一 种； 所述镍源选自镍粉、 硫酸镍、 氯化镍中的至少一种。 4.如权利要求2所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述混合液一的固含量在3 0％‑60％。 5.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述获得CuxNi1‑xGaTe2前驱体的步骤中： 所述球磨分散的转速为200 ‑400rpm， 时间为1 ‑7h； 所述干燥的温度为90 ‑110℃， 时间为1 ‑ 4h； 所述预烧的温度为3 00‑700℃， 时间为6 ‑12h。 6.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、 氯化锂 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。 7.如权利要求2所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述混合液二的固含量 为30％‑50％。 8.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述CuxNi1‑xGaTe2前驱体与所述混合液 二的质量比为(0.0 01‑0.03):1。 9.如权利要求2所述的制备方法， 其特征在于， 所述制得改性三元正极材料的步骤中， 所述球磨分散的转速为300 ‑600rpm， 时间为3 ‑9h； 所述干燥的温度为60 ‑95℃， 时间为3 ‑7h； 所述煅烧为常压下、 空气 气氛中， 85 0‑950℃恒温8 ‑12h。 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， 所述正极含有如权 利要求1所述的改性三元正极材料或如权利要求2 ‑9任一项所述的制备方法制得的改性三 元正极材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114314690 A 2一种改性三元正极材料、 其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于锂离子电池技术领域， 特别涉及一种改性三元正极材料及其制备方 法， 还涉及该改性 三元正极材 料在制备锂离 子电池中的应用。 背景技术 [0002]锂离子电池与传统的铅酸电池、 镍镉电池和镍氢电池相比， 具有比容量高、 工作电 压高、 循环稳定性 号和环境友好 等特点， 发展迅速 。 [0003]正极材料作为锂离子电池的关键材料之一， 对锂离子电池的性能具有重要的影 响。 镍钴锰三元材料(NCM)作为目前最具有前景的锂离子电池正极材料， 其兼具锰酸锂、 钴 酸锂和镍酸锂3种正极材料的优点， 弥补了3种材料的不 足， 相比于传统的钴酸锂正极材料， 具有成本低， 循环 性能好、 比容量高和安全性能好的特点， 被认为是最有潜力取代钴酸锂的 正极材料之一。 [0004]目前镍钴锰三元材料比较常见的合成方法有共沉淀法、 喷雾干燥法、 固相法和溶 胶‑ 凝胶法， 其工艺已经相对成熟， 但 也存在一定的问题。 首先， NCM622的Ni含量较高， 其合 成难度也进一步加大， 而Ni2+半径 与Li+半径 非常接近， 容易造成Li/Ni  阳 离子混排， 导致克容量降低及循环性能降低并很难逆转； 其次随着Ni含量的提高， 材料中 Ni3+的比例也随之提高， 而Ni3+非常不稳定， 暴露在空气中非常容易与空气中的水 分和CO2反 应生成表面残碱， 导致三元材料容量和循环性能损失； 还有过多的表面残碱会使得三元电 池产气严重， 影响其循环性能、 安全性能等。 发明内容 [0005]有鉴于此 ， 本发明 有必要提供一 种改 性三元正极材料 ， 以 正极材料 LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2为基体材料， 在其表面包覆 CuxNi1‑xGaTe2材料层， 从而有效降低NCM622表 面的水分及残碱， 并且 CuxNi1‑xGaTe2包覆层能够增强NCM622三元材料结构稳定性， 提高锂 离 子电池的高温循环性能和安全性。 [0006]为了实现上述目的， 本发明采用以下技 术方案： [0007]本发明首 先提供了一种改性 三元正极材 料， 包括： [0008]基体材料， 其为正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2； [0009]以及形成于所述基体材料表面的包覆材料， 所述包覆材料覆盖所述基体材料的表 面， 且所述包覆材料的组成为CuxNi1‑xGaTe2， 其中， 0.8≤x≤0.99； 优选的， 所述包覆材料的 厚度为5‑20nm。 [0010]本发明进一 步提供了一种改性 三元正极材 料的制备 方法， 包括下列步骤： [0011]根据Cu： Ni： Ga： Te的元素摩尔比为x： (1 ‑x)： 1： 2分别称取铜源、 镍源、 镓粉和碲粉， 并分散在无 水乙醇中， 获得混合液一； [0012]将所述混合液一球磨分散后， 干燥、 预烧， 获得CuxNi1‑xGaTe2前驱体； [0013]根据Li： Ni： Co： Mn元素摩尔比为1.01:0.6:0.2:0.2分别称取锂源、 镍源、 钴源、 锰说　明　书 1/7 页 3 CN 114314690 A 3