(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 202111521927.6 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 深圳市贝特瑞纳米科技有限公司 地址 518106 广东省深圳市光明新区公明 街道西田社区高新 技术工业园第1栋 (72)发明人 胡文慧　文洪超　郑玉　严武渭　 程林　杨顺毅　黄友元　 (74)专利代理 机构 北京汇思诚业知识产权代理 有限公司 1 1444 代理人 范旋锋 (51)Int.Cl. H01M 4/525(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种正极材 料及其制备方法、 锂离 子电池 (57)摘要 本申请涉及一种正极材料及其制备方法、 锂 离子电池， 所述正极材料的化学通式为式(1)所 示： LiaNimConM1‑m‑nO2(1)式中： 1.000≤a≤1.015， 0.9≤m≤1.0， 0≤n≤0.1， a＝x+y+z， 所述M包括 过渡金属元素、 第II主族元素和第III主族元素 中的至少一种， 其中： x表示所述正极材料中晶格 锂与金属元素的摩尔比值， x＝0.984～0.990； y 表示正极材料的活性锂与金属元素的摩尔比值， y＝0.010～ 0.020； z表示所述正极材料中表面自 由锂与金属元素的摩尔比值， z＝0.010～ 0.015； 其中所述金属元素包括Ni、 Co和M的总和。 本申请 通过调控正 极材料化学计量比锂量的结构组成， 实现了对正极材料首次效率和循环稳定性的有 效调控。 权利要求书3页 说明书15页 附图2页 CN 114400317 A 2022.04.26 CN 114400317 A 1.一种正极材 料， 其特征在于， 所述 正极材料的化学通式为式(1)所示： LiaNimConM1‑m‑nO2    (1) 式中： 1.000≤a≤1.015， 0.9≤m≤1.0， 0≤n≤0.1， a＝x+y+z， 所述M包括过渡金属元 素、 第II主族元素和第III主族元素中的至少一种， 其中： x表示所述 正极材料中晶格锂与金属元 素的摩尔比值， x＝0.984～0.9 90； y表示所述 正极材料中活性锂与金属元 素的摩尔比值， y＝0.010～0.020； z表示所述 正极材料中表面自由锂与金属元 素的摩尔比值， z＝0.010～0.015； 其中， 所述金属元 素包括Ni、 Co和M的总和。 2.根据权利 要求1所述的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料包括如 下特征(1)～(8) 中的至少一种： (1)所述M包括B、 Mg、 Al、 Si、 P、 Ca、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Zn、 Ge、 Sr、 Y、 Zr、 Nb、 Mo、 In、 Ba和W中 的至少一种； (2)所述正极材料包括二 次粒子和/或一次粒子， 及包覆在所述一次粒子的至少部分表 面的包覆层， 所述 二次粒子包括多个带有包覆层的一次粒子； (3)所述正极材料包括二 次粒子和/或一次粒子， 及包覆在所述一次粒子的至少部分表 面的包覆层， 所述包覆层包括含锂化合物， 所述含锂化合物包括Li3BO3、 LiAlO2、 Li2SiO3、 Li3PO4、 LiTi2O4、 Li4Ti5O12、 LiVO3、 LiMn2O4、 Li2MnO3、 LiFeO2、 Li2ZrO3、 Li3NbO4、 Li2MoO3和 Li2WO4中的至少一种； (4)所述正极材料包括二 次粒子和/或一次粒子， 及包覆在所述一次粒子的至少部分表 面的包覆层， 所述包覆层的厚度为2nm～40nm； (5)所述正极材料包括二 次粒子和/或一次粒子， 及包覆在所述一次粒子的至少部分表 面的包覆层， 所述包覆层 在所述正极材料中的质量占比为0.01％～1％； (6)所述正极材料包括二次粒子和/或一次粒子， 所述一次粒子的中值粒径为1.5μm～ 3.0 μm； (7)所述正极材料包括二 次粒子和/或一次粒子， 所述一次粒子的晶体颗粒形貌包括类 球形、 凸多面体形和凹多面体形中的至少一种； (8)所述正极材料包括二次粒子和/或一次粒子， 所述二次粒子的平均粒径为1.5μm～ 10 μm。 3.根据权利要求1或2所述的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料包括如下特征(1)～ (2)中的至少一种： (1)所述正极材料在63.66MPa加压下的粉体电导 率为10‑4S/cm～10‑1S/cm； (2)所述正极材料的比表面积为0.3m2/g～2.0m2/g。 4.一种正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将NimConM1‑m‑n(OH)2前驱体与第一锂化合物混合， 进行一次热处理得到基体材料， 其中， 0.9≤m≤1.0， 0≤n≤0.1， 所述M包括过渡金属元素、 第II主族元素和第III主族元素中的至 少一种； 将所述基 体材料与第二锂化 合物混合后， 进行二次热处 理得到正极材 料。 5.根据权利 要求4所述的方法， 其特征在于， 所述方法包括如下特征(1)～(8)中的至少 一种：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114400317 A 2(1)所述M包括B、 Mg、 Al、 Si、 P、 Ca、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Zn、 Ge、 Sr、 Y、 Zr、 Nb、 Mo、 In、 Ba和W中 的至少一种； (2)所述第一锂化 合物和NimConM1‑m‑n(OH)2前驱体的摩尔比为1.01～1.10； (3)所述第一锂化合物包括氢氧化锂、 碳酸锂、 二水合醋酸锂、 硝酸锂、 硫酸锂和磷酸锂 中的至少一种； (4)所述一次热处 理的温度为70 0℃～850℃； (5)所述一次热处 理的时间为6 h～20h； (6)所述一次热处 理在第一含氧 氛围中进行； (7)所述一次热处理在第一含氧氛围中进行， 所述第一含氧氛围的含氧量为90.00％～ 99.99％； (8)在所述基体材料的XRD图谱中， 所述基体材料具有组合的(102)和(006)晶面与 (101)晶面的布拉格衍 射峰强度比R， 其中， 且R小于0.41。 6.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 在进行一 次热处理之前还包括将第 一掺杂 剂加入到所述NimConM1‑m‑n(OH)2前驱体与第一锂化合物中的步骤， 其包括如下特征(1)～(4) 中的至少一种： (1)所述第一 掺杂剂包括金属含氧化 合物或非金属含氧化 合物； (2)所述第一掺杂剂包括金属含氧化合物或非金属含氧化合物， 所述金属含氧化合物 或非金属含氧化合物包 括Mg、 Al、 Si、 P、 Ca、 Ti、 V、 Cr、 Mn、 Fe、 Z n、 Ge、 Sr、 Y、 Zr、 Nb、 Mo、 In、 Ba和 W元素中的至少一种的氧化物、 含氧酸盐或氢 氧化物中的至少一种； (3)所述第一 掺杂剂在所述基 体材料中的质量占比为10 0ppm～10000ppm； (4)所述第一 掺杂剂的平均粒径为0.01 μm～5 μm。 7.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 将所述基体材料与第 二锂化合物混合前还 包括对所述基 体材料进行洗涤的步骤， 其包括如下 特征(1)～(4)中的至少一种： (1)所述洗涤的溶剂包括蒸馏水和乙醇中的至少一种； (2)所述洗涤的溶剂与所述基 体材料的质量比为1： (0.5～3)； (3)所述洗涤的时间为0.01h～0.5 h； (4)所述基 体材料洗涤后的锂损失量 为0.03mol～0.05mol。 8.根据权利 要求4所述的方法， 其特征在于， 所述方法包括如下特征(1)～(6)中的至少 一种： (1)所述第二锂化 合物在所述 正极材料中的质量占比为0.0 5％～3％； (2)所述第二锂化合物包括氢氧化锂、 碳酸锂、 二水合醋酸锂、 硝酸锂、 硫酸锂和磷酸锂 中的至少一种； (3)所述二次热处 理的温度为3 00℃～700℃； (4)所述二次热处 理的时间为5 h～10h； (5)所述二次热处 理在第二含氧 氛围中进行； (6)所述二次热处理在第二含氧氛围中进行， 所述第二含氧氛围的含氧量为90.00％～ 99.99％。 9.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 在进行二 次热处理之前还包括将包覆剂加权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114400317 A 3