(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 202211370968.4 (22)申请日 2022.11.03 (71)申请人 湖北融通高科 先进材料有限公司 地址 435100 湖北省黄石市大冶市罗家桥 街道长乐大道6 6号 (72)发明人 王正杰　梅京　吴大贝　阮家浩　 孙杰　何中林　何健豪　魏义华　 高佳慧　 (74)专利代理 机构 深圳市弘为力创知识产权代 理事务所(普通 合伙) 44751 专利代理师 康晓春 (51)Int.Cl. H01M 4/36(2006.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 4/58(2010.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种高镍三元正极材料及其制备方法和应 用 (57)摘要 本发明提供一种高镍三元正极材料及其制 备方法和应用， 所述高镍三元正 极材料表面有四 硼酸锂包覆层， 所述高镍三元正 极材料的化学式 为LiaNixCoyMnzO2， 其中a： 1.0‑1.08， x： 0.8 ‑1.0， y： 0‑0.2， z： 0 ‑0.2， x+y+z＝1。 所述制备方法包 括： 将镍钴锰三元前驱体与锂源混合烧结后。 将 烧结所获得的块状物料粉碎， 加入到硼酸水溶液 中按一定转速进行搅拌， 过滤干燥后放于箱式炉 中在一定温度条件下进行二次烧 结， 冷却后过筛 即获得所述高镍三元正极材料。 通过本发明提供 的高镍三元正极材料表面的残锂量大大降低， 其 稳定性和电化学性能也得到提升。 同时该制备方 法工艺流程简单， 适于大规模工业 生产中应用。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 115498171 A 2022.12.20 CN 115498171 A 1.一种高镍三元正极材料， 其特征在于， 所述高镍三元正极材料表面有四硼酸锂包覆 层， 所述高镍三元正极材料的化学式为LiaNixCoyMnzO2， 其中a的取值范围为： 1.0 ‑1.08， x的 取值范围为： 0.8 ‑1.0， y的取值范围为： 0 ‑0.2， z的取值范围为： 0 ‑0.2， 并且x、 y、 z满足： x+y+ z＝1。 2.根据权利 要求1所述的高镍三元正极材料， 其特征在于， a的取值范围为： 1.0 ‑1.03， x 的取值范围为： 0.8 ‑0.95， y的取值范围为： 0.0 3‑0.15， z的取值范围为： 0.0 3‑0.15。 3.一种制备如权利要求1所述的高镍三元正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述制备 方法包括： 混料： 将镍钴锰三元前驱体与锂源按一定比例称重， 加入到高速混合机中， 按一定转速 及时间进行混合， 待物料混合均匀后， 将混合物料 取出。 烧结： 将所述混合物料置于箱式炉中在一定温度条件下进行烧结， 烧结过程中控制温 度及气氛均匀性， 获得块状物料。 粉碎： 将烧结 所获得的块状物料通过对辊机进行粉碎， 获得粉体 状物料。 水洗： 将粉体 状物料加入到硼酸水 溶液中按一定转速进行搅拌， 随后过 滤干燥。 二次烧结： 将干燥后物料放于箱式炉中在一定温度条件下进行二次烧结， 烧结过程中 控制温度及气氛均匀性。 过筛： 将二次烧结 所获得的物料 过筛， 即获得 所述高镍三元正极材 料。 4.根据权利要求3所述的高镍三元正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述混料步骤 中， 所述镍钴锰三元前驱体和所述锂源按照摩尔比1： [1.0 ‑1.06]的比例进行混合； 所述锂 源为碳酸锂、 氢氧化锂、 磷酸锂、 氯化锂中的一种或多种。 5.根据权利要求3所述的高镍三元正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述镍钴锰三元 前驱体为镍钴锰氢氧化物， 其分子式为NixCoyMnz(OH)2， 其中x、 y、 z的数值与所述高镍三元 正极材料的数值保持一 致， 其粒度为10 ‑12微米。 6.根据权利要求3所述的高镍三元正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述烧结步骤 中， 按照1 ‑3℃/min升温至700 ‑800℃保温10 ‑14h进行烧结， 所述烧结过程中所述气氛为氧 气氛。 7.根据权利要求3所述的高镍三元正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述水洗步骤 中， 所述水洗时间为1 ‑10min， 所述烧结步骤产生的块状物料与水的质量比为1:[0.3 ‑2]， 所 述硼酸加入量 为所述的块状物料质量的0.1％ ‑2％。 8.根据权利要求3所述的高镍三元正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述水洗步骤 中， 所述搅拌转速为150 ‑300rpm， 所述水溶液温度 保持在10‑40℃， 所述干燥温度为80 ‑120 ℃， 所述干燥时间为 4‑8h。 9.根据权利要求3所述的高镍三元正极材料的制备方法， 其特征在于， 所述二 次烧结步 骤中， 按照3 ‑5℃/min升温至500 ‑600℃保温6 ‑8h进行， 所述二次烧结过程中所用气氛为氧 气氛。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 所述锂离子电池包括了如权利要求1所述的高镍三 元正极材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115498171 A 2一种高镍 三元正极材料及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明涉及锂离子电池技术领域， 更具体地， 涉及一种高镍三元正极材料及其制 备方法和应用。 背景技术 [0002]高镍三元正极材料综合了镍酸锂、 尖晶石型锰酸锂以及橄榄石型磷酸铁锂三类材 料的优点， 有着稳定的电化学性能(较高的充放电容量、 良好的倍率性能、 较宽的电化学窗 口)和良好的安全性能， 适合作为动力电池的正极材料。 在三元材料中， 随着镍含量的增加， 质量比容量也增加， 所以开 发高镍系的正极材料是提高锂离子电池能量密度和降低成本的 有效手段。 [0003]然而这种材料主要存在的问题是表面残锂量过高， 在电池循环过程中残锂容易和 水分以及二氧化碳反应， 生成的副产物进而与电解液作用产生有害气体， 严重影响材料 的 循环性能。 [0004]CN109950488A公布了一种高镍三元正极材料的水洗方法及应用， 其采用水洗工艺 来降低高镍三元正极材料表面的残锂量， 具体为将第一次烧结后的高镍三元正极材料分散 于水中， 形成浆料后加入氢氟酸， 进行打浆水洗， 氢氟酸与表面的LiOH和Li2CO3反应生成 LiF， LiF溶于水溶液中， 从而 有效减少残锂量。 [0005]上述方法中使用了具有强腐蚀性的氢氟酸， 氢氟酸有剧烈的刺激性气味， 对衣物、 皮肤、 眼睛、 呼吸道、 消化道黏膜均有刺激腐蚀作用， 安全危害极大， 其对金属、 玻璃和含硅 物体有强烈地腐蚀作用， 对生产设备有极高要求， 难以大规模使用； 同时水洗时间过长， 加 大了锂离 子流失， 增 加材料不可逆的容 量， 降低材 料的循环性能。 发明内容 [0006]鉴于以上内容， 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题 之一。 为此， 本发 明提出了一种高镍三元正极材料及其制备方法和应用。 通过本发明提供的高镍三元正极材 料表面的残锂量大大降低， 其稳定性和电化学性能也得到提升。 同时该制备方法工艺流程 简单， 适于大规模工业 生产中应用。 [0007]为此， 第一方面， 本 发明实施例提供了一种高镍三元正极材料， 所述高镍三元正极 材料表面有四硼酸锂包覆层， 所述高镍三 元正极材料的化 学式为LiaNixCoyMnzO2， 其中a的取 值范围为： 1.0 ‑1.08， x的取值范围为： 0.8 ‑1.0， y的取值范围为： 0 ‑0.2， z的取值范围为： 0 ‑ 0.2， 并且 x、 y、 z满足： x+y+z＝1。 [0008]优选地， a的取值范围为： 1.0 ‑1.03， x的取值范围为： 0.8 ‑0.95， y的取值范围为： 0.03‑0.15， z的取值范围为： 0.0 3‑0.15。 [0009]第二方面， 本发明实施例提供了一种制备上述第一方面所提供的高镍三元正极材 料的制备 方法， 所述制备 方法包括： [0010]混料： 将镍钴锰三元前驱体与 锂源按一定比例称重， 加入到高速混合机中， 按一定说　明　书 1/6 页 3 CN 115498171 A 3