(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111607120.4 (22)申请日 2021.12.27 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113998745 A (43)申请公布日 2022.02.01 (73)专利权人 蜂巢能源科技股份有限公司 地址 213200 江苏省常州市金坛区鑫 城大 道8899号 (72)发明人 乔齐齐　刘月园　王鹏飞　施泽涛　 郭丰　李子郯　杨红新　 (74)专利代理 机构 北京远智汇知识产权代理有 限公司 1 1659 代理人 牛海燕 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01) C01G 25/02(2006.01)C01F 7/021(2022.01) C01G 23/047(2006.01) C01G 41/02(2006.01) H01M 4/131(2010.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (56)对比文件 CN 111599999 A,2020.08.28 CN 113666433 A,2021.1 1.19 CN 113603158 A,2021.1 1.05 CN 113060775 A,2021.07.02 CN 112909242 A,2021.0 6.04 CN 112786827 A,2021.0 5.11 CN 113072101 A,2021.07.0 6 审查员 何云龙 (54)发明名称 一种无钴正极材 料及其制备方法和应用 (57)摘要 本发明提供了一种无钴正极材料及其制备 方法和应用， 本发明通过控制前驱体和正极材料 比表面积、 振实密度、 中值粒径D50及其比例， 改 善无钴正极材料的性能。 本发明所述方法合成的 无钴层状正极材料容量和首效高， 倍率性能优 异。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 113998745 B 2022.04.01 CN 113998745 B 1.一种无钴正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 所述制备 方法包括以下步骤： （1） 将无钴前驱体、 锂 源和掺杂金属源混合， 经一次烧结 得到一烧材 料； （2） 将步骤 （1） 得到的一烧材料和包覆剂混合， 经二次烧结处理得到所述无钴正极材 料； 其中， 将所述无钴前 驱体的比表面积均记为a  m2/g， 无钴前驱体的振实密度均记为b  g/ cm3， 无钴前驱体的中值粒径D50记为c  μm； 无钴正极材料的比表面积均记为d  m2/g， 无钴正 极材料的振实密度为均记为e  g/cm3， 无钴正极材料的中值粒径D50记为f  μm， a、 b、 c、 d、 e和 f满足关系式50≤ （a ×b×c） +(d×e×f) ≤150， 所述无钴前驱体的化学式为NixMn1‑x(OH)2， 其中， x为0.5~1， 所述无钴前驱体的比表面积为9~20m2/g， 所述无钴前驱体的振实密度为 1.5~2g/cm3， 所述无钴前驱体的中值粒径D5 0为2~4 μm。 2.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （1） 所述锂源包括LiOH、 Li(CH3COO) 或Li2CO3中的任意一种或至少两种的组合， 所述掺杂金属源包括ZrO2、 TiO2、 Al2O3或Ta2O5中 的任意一种或至少两种的组合。 3.如权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 以所述无钴前驱体、 锂源和掺杂金属源 的总质量为100%计， 所述锂源的质量分数为0.05~0.6%， 所述一次烧结的温度为900~1100 ℃， 所述一次烧结的时间为10~20h。 4.如权利要 求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤 （2） 所述包覆剂包 括ZrO2、 Al2O3、 TiO2 或WO3中的任意一种或至少两种的组合， 所述二次烧结的温度为600~800℃， 所述二次烧结 的时间为 4~8h。 5.一种无钴正极材料， 其特征在于， 所述无钴正极材料通过如权利要求1 ‑4任一项所述 方法制得。 6.如权利要求5所述的无钴正极材料， 其特征在于， 所述无钴正极材料为条形结构， 所 述无钴正极材料包括单晶和/或多晶， 所述无钴正极材料包括一次颗粒和/或由一次颗粒 组 成的二次颗粒， 所述一次颗粒的中值粒径D50为1~3 μm， 所述二次颗粒的中值粒径D50为3~5 μ m。 7.如权利要求6所述的无钴正极材料， 其特征在于， 所述无钴正极材料的比表面积为 0.5~1.0 m2/g， 所述无钴正极材 料的振实密度为1.8~2.2g/cm3。 8.一种无钴正极极片， 其特征在于， 所述无钴正极极片包含如权利要求7所述的无钴正 极材料。 9.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池包含如权利要求8所述的无钴正极极 片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 113998745 B 2一种无钴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 子电池技 术领域， 涉及一种无钴正极材 料及其制备 方法和应用。 背景技术 [0002]目前， 锂离子电池普遍采用三元和LiFePO4作为正极材料。 LiFePO4容量偏低， 三元 正极材料中Co元素价格昂贵， 资源稀缺。 因此， 开 发高性能的无钴二元正极材料是当前的重 中之重。 然而， 无钴二元正极材料因缺少Co导致材料导电性差， 锂离子扩散系数低， 倍率性 能差。 [0003]目前， 三元正极材料价格较高， 容量较低 （200mAh/g） ， 同时含有成本较高的Co元 素。 无钴层状正极材料成本低， 结构稳定， 循环性能较好。 是未来正极材料的一个重要的发 展趋势。 但该材料存在容量低、 首效低、 倍率差的问题。 因此， 提高无钴正极材料容量、 首效 和倍率性能具有重要的现实意 义。 [0004]CN112382 734A公开了一种使用无钴高镍正极材料的锂离子电池正极片， 其使用锆 掺杂的无钴高镍层状正极材料来提高正极片的循环性能和倍率性能， 但是其所述无钴高镍 正极材料的容量较低。 [0005]CN112133903A公开了一种 无钴正极材料 的制备方法， 包括如下步骤(1)无钴正极 材料前驱体制备： (1a)将镍盐、 锰盐溶液混合， 加入纳米添加剂， 超声； (1b)在氮气氛围中， 将上述混合液加入反应釜， 然后加入强碱与氨水的混合碱溶液， 调节pH为9～12， 反应温度 40～60℃， 反应结束后进行洗涤、 过滤、 干燥， 得到前驱体粉末； (2)高温烧 结： 将氢氧化锂与 步骤(1b)得到的前驱体粉末混合均匀， 在700～1000℃恒温煅烧5～20h， 自然冷却得到无钴 正极材料。 其制得 无钴正极材 料存在容 量低、 首效低或倍 率差的问题。 [0006]上述方案存在有容量低、 首效低或倍率差 的问题， 因此， 提高无钴正极材料容量、 首效和倍 率性能具有重要的现实意 义。 发明内容 [0007]本发明的目的在于提供一种无钴正极材料及其制备方法和应用， 本发明通过控制 前驱体和正极材料比表面积、 振实密度、 中值粒径D 50及其比例， 改善无钴正极材料的性能。 本发明所述方法合成的无钴层状正极材 料容量和首效高， 倍 率性能优异。 [0008]为达到此发明目的， 本发明采用以下技 术方案： [0009]第一方面，  本发明提供了一种无钴正极材料的制备方法， 所述制备方法包括以下 步骤： [0010]（1） 将无钴前驱体、 锂 源和掺杂金属源混合， 经一次烧结 得到一烧材 料； [0011]（2） 将步骤 （1） 得到的一烧材料和包覆剂混合， 经二次烧结处理得到所述无钴正极 材料； [0012]其中， 将所述无钴前驱体的比表面积均记为a  m2/g， 无钴前驱体的振实密度均记 为b g/cm3， 无钴前驱体的中值粒径D50记为c  μm； 无钴正极材料的比表面积均记为d  m2/g，说　明　书 1/5 页 3 CN 113998745 B 3