本申請涉及新能源，具體涉及三元正極材料、其制備方法及電化學(xué)裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著新能源汽車行業(yè)的高速發(fā)展，鋰離子電池的需求快速增長，特別是對高能量密度的鋰離子電池的需求不斷攀升。高鎳三元正極材料因具有較高的容量，能夠滿足更長續(xù)航里程的要求，而受到廣泛關(guān)注。

2、然而，高鎳三元正極材料在制備過程中存在殘鋰含量較高的問題，這些殘留鋰鹽的存在對材料的性能產(chǎn)生以下負(fù)面影響：一方面降低三元正極材料的電子電導(dǎo)率，致使電池循環(huán)過程中產(chǎn)生較大極化；另一方面，殘留鋰鹽會與電解液發(fā)生副反應(yīng)，造成電解液中有效成分的損耗，增加界面阻抗，降低電池的循環(huán)壽命和倍率性能。此外，在高溫環(huán)境下，三元正極材料顆粒表面的碳酸鋰還會引發(fā)嚴(yán)重脹氣，致使電芯內(nèi)壓升高，帶來安全隱患。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，為了解決以上技術(shù)問題中的至少之一，本申請?zhí)峁┝艘环N三元正極材料的制備方法。

2、另外，本申請實施例還提供了一種前述三元正極材料的制備方法制備的三元正極材料、以及應(yīng)用該三元正極材料的電化學(xué)裝置。

3、第一方面，本申請實施例提供了一種三元正極材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：將鎳鈷錳前驅(qū)體和鋰源混合并進(jìn)行一次燒結(jié)，得到基體材料；將所述基體材料、磷酸鈦鋁鋰和水混合并進(jìn)行壓濾，得到固體物料，其中水的溫度為10℃~20℃；以及將所述固體物料和磷酸鋰混合并進(jìn)行二次燒結(jié)，以在所述基體材料的表面形成復(fù)合包覆層，所述復(fù)合包覆層包括磷酸鈦鋁鋰和磷酸鋰，從而得到所述三元正極材料。

4、在一些可能的實施例中，所述磷酸鈦鋁鋰的顆粒的中值粒徑d50大于所述磷酸鋰的顆粒的中值粒徑d50；及/或

5、所述磷酸鈦鋁鋰與所述磷酸鋰的質(zhì)量比為1：（0.5~0.9）。

6、在一些可能的實施例中，所述磷酸鈦鋁鋰占所述基體材料的質(zhì)量百分比為2%~4%。

7、在一些可能的實施例中，在所述將所述基體材料、磷酸鈦鋁鋰和水混合的步驟中，所述基體材料與水的質(zhì)量比為1：（0.9~1.5）；及/或

8、在所述將所述基體材料、磷酸鈦鋁鋰和水混合的步驟中，所述混合的時間為10min~30min。

9、在一些可能的實施例中，所述壓濾包括真空壓濾，所述真空壓濾的壓力為-0.08mpa~-0.095mpa。

10、在一些可能的實施例中，所述磷酸鋰占所述基體材料的質(zhì)量百分比為1.0%~1.8%；及/或

11、在所述將所述固體物料和磷酸鋰混合的步驟中，所述混合的時間為15min~30min。

12、在一些可能的實施例中，所述一次燒結(jié)的溫度為700℃~900℃，所述一次燒結(jié)的時間為10h~20h；及/或

13、所述二次燒結(jié)的溫度為300℃~600℃，所述二次燒結(jié)的時間為5h~10h。

14、在一些可能的實施例中，在所述將所述固體物料和磷酸鋰混合的步驟之前，所述制備方法還包括：

15、將所述固體物料進(jìn)行干燥，所述干燥的溫度為80℃~120℃。

16、第二方面，本申請實施例還提供了一種三元正極材料，所述三元正極材料由前述的三元正極材料的制備方法制備，所述三元正極材料包括基體材料和位于所述基體材料表面的復(fù)合包覆層，所述復(fù)合包覆層包括磷酸鈦鋁鋰和磷酸鋰。

17、第三方面，本申請實施例還提供了一種電化學(xué)裝置，所述電化學(xué)裝置包括正極極片，所述正極極片包括正極材料，所述正極材料為前述的三元正極材料。

18、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本申請實施例提供的三元正極材料及其制備方法，通過將基體與磷酸鈦鋁鋰和水在相對較低的溫度下混合并壓濾，在該溫度下，可以在高效去除基體材料表面的殘鋰的同時，將磷酸鈦鋁鋰濕法均勻包覆在基體材料的表面，達(dá)到高效去除殘鋰和提高包覆效果的平衡。另外，再通過干法包覆的方式將固體產(chǎn)物與磷酸鋰進(jìn)行混合和二次燒結(jié)，能夠在基體材料的表面形成含磷酸鈦鋁鋰和磷酸鋰的復(fù)合包覆層。其中，復(fù)合包覆層中的磷酸鈦鋁鋰能夠在基體材料的表面形成穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)和連續(xù)的鋰離子通道，減少li+/ni2+混排現(xiàn)象，提高離子導(dǎo)電性，抵消水洗過程導(dǎo)致的鋰鎳混排以及鋰流失問題。另外，復(fù)合包覆層中的磷酸鋰能夠提高三元正極材的電子導(dǎo)電性，且與磷酸鈦鋁鋰協(xié)同作用，形成穩(wěn)定的包覆層界面，提高三元正極材的循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸鈦鋁鋰的顆粒的中值粒徑d50大于所述磷酸鋰的顆粒的中值粒徑d50；及/或

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸鈦鋁鋰占所述基體材料的質(zhì)量百分比為2%~4%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，在所述將所述基體材料、磷酸鈦鋁鋰和水混合的步驟中，所述基體材料與水的質(zhì)量比為1：（0.9~1.5）；及/或

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述壓濾包括真空壓濾，所述真空壓濾的壓力為-0.08mpa~-0.095mpa。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸鋰占所述基體材料的質(zhì)量百分比為1.0%~1.8%；及/或

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述一次燒結(jié)的溫度為700℃~900℃，所述一次燒結(jié)的時間為10h~20h；及/或

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，在所述將所述固體物料和磷酸鋰混合的步驟之前，所述制備方法還包括：

9.一種三元正極材料，其特征在于，由如權(quán)利要求1至8中任一項所述的三元正極材料的制備方法制備，所述三元正極材料包括基體材料和位于所述基體材料表面的復(fù)合包覆層，所述復(fù)合包覆層包括磷酸鈦鋁鋰和磷酸鋰。

10.一種電化學(xué)裝置，其特征在于，所述電化學(xué)裝置包括正極極片，所述正極極片包括正極材料，所述正極材料為如權(quán)利要求9中所述的三元正極材料。

技術(shù)總結(jié)
三元正極材料、其制備方法及電化學(xué)裝置，該制備方法包括將鎳鈷錳前驅(qū)體和鋰源混合并進(jìn)行一次燒結(jié)，得到基體材料；將基體材料、磷酸鈦鋁鋰和水混合并進(jìn)行壓濾，得到固體物料，其中水的溫度為10℃~20℃；以及將固體物料和磷酸鋰混合并進(jìn)行二次燒結(jié)，以在基體材料的表面形成復(fù)合包覆層，復(fù)合包覆層包括磷酸鈦鋁鋰和磷酸鋰，從而得到三元正極材料。本申請通過低溫水洗和復(fù)合包覆的方式，實現(xiàn)三元正極材料導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性的提升。

技術(shù)研發(fā)人員：呂可新,趙亮亮,秦錦,趙云虎,張新龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通瑞翔新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/12