(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 202111585946.5 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 珠海冠宇电池股份有限公司 地址 519180 广东省珠海市斗门区井岸镇 珠峰大道 209号 (72)发明人 曾家江　李素丽　李俊义　 (74)专利代理 机构 北京知元同创知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11535 代理人 刘元霞　谢怡婷 (51)Int.Cl. H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 4/131(2010.01) H01M 4/1391(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种高电压正极材料及含有该正极材料的 电池 (57)摘要 本发明提供一种高电压正极材料及含有该 正极材料 的电池， 所述正极材料 的化学式为Li1+ xCo1‑y1‑y2‑zMeyMzBnO2， 其中，‑0.05≤x≤0.1； Me包 括金属元素In、 Y、 Mg、 Sr、 Ti、 Zr、 Ni、 Mn、 W中的一 种或多种， y1和y2均不为0且满足0<y1+y2≤ 0.03； M包括元素Si、 Ge、 Se、 Sb、 Te、 As中的一种或 多种， 0<z≤0.01； B为元素硼， 0<n<0.03。 本发明 的正极材料通过调控掺杂元素的种类、 掺杂元素 的掺杂量、 以及掺杂元素的位置， 发挥不同掺杂 元素的优点， 使得正极材料的综合性能大幅提 升， 其中金属元素Al、 金属元素M e和元素M通过掺 杂在钴酸锂中的钴位， 用来维持正极材料结构的 稳定性和提高正极材料的容量； 元素B通过表面 修饰和/或掺杂在钴酸锂中的不同位置， 用来提 高正极材 料的循环稳定性和首次库伦效率。 权利要求书1页 说明书11页 附图1页 CN 114256456 A 2022.03.29 CN 114256456 A 1.一种正极材 料， 其特征在于， 所述 正极材料的化学式如式(1)所示： Li1+xCo1‑y1‑y2‑zAly1Mey2MzBnO2            式(1) 其中，‑0.05≤x≤0.1； Me包括金属元素In、 Y、 Mg、 Sr、 Ti、 Zr、 Ni、 Mn、 W中的一种或多种， y1和y2均不为0且满足0<y1+y2≤0.03； M包括元素Si、 Ge、 Se、 Sb、 Te、 As中的一种或多种， 0<z ≤0.01； 0<n<0.03。 2.根据权利要求1所述的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料为含表面修饰的掺杂型 正极材料， 即所述正极材料为元素B修饰的金属元素Al、 金属元素Me和元素M掺杂的钴酸锂 正极材料。 3.根据权利 要求1所述的正极材料， 其特征在于， 所述金属元素Al、 金属元素Me和元素M 取代钴酸锂晶格中氧离 子和钴离 子组成的骨架层中的钴离 子。 4.根据权利要求1所述的正极材 料， 其特征在于， 所述元 素B以下述至少一种方式存在： 1)在钴酸锂表面形成修饰层； 2)取代钴酸锂晶格中氧离 子和钴离 子组成的骨架层中的钴离 子； 3)取代钴酸锂晶格中氧离 子和钴离 子组成的骨架层两侧的锂离 子层中的锂离 子； 4)填充于O ‑Li的间隙， 并与三个氧离 子构成四面体结构； 5)填充于O ‑Co的间隙， 并与三个钴离 子构成四面体结构。 5.根据权利要求1 ‑4任一项所述的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料的形貌结构包 括单晶、 类单晶和多晶中的至少一种。 6.根据权利要求1 ‑4任一项所述的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料的粒径D50为10 μm～22 μm。 7.根据权利要求1 ‑4任一项所述的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料为大颗粒的单 晶形貌的正极材 料和小颗粒的类单晶形貌或多晶形貌的正极材 料的级配物。 8.根据权利要求7所述的正极材料， 其特征在于， 所述单晶形貌的正极材料和类单晶形 貌或多晶形貌的正极材 料的质量比为(2 ～5):1； 和/或， 所述单晶形貌的正极材 料的粒径D50为10 μm～ 20 μm； 和/或， 所述类单晶形貌或多晶形貌的正极材 料的粒径D50为2 μm～8 μm。 9.一种正极片， 其特 征在于， 所述 正极片包括权利要求1 ‑8任一项所述的正极材 料。 10.一种电池， 其特征在于， 所述电池包括权利要求1 ‑8任一项所述的正极材料， 或包括 权利要求9所述的正极片。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114256456 A 2一种高电压正极材料及含有该正极材料的电池 技术领域 [0001]本发明属于电池技术领域， 具体涉及一种高电压正极材料及其制备方法和含有该 正极材料的电池。 背景技术 [0002]随着科学技术的快速发展， 为了抢占市场先机， 3C电子产品的更新迭代越来越频 繁， 也越来越 快。 在这更新迭代中， 对3C电子产品的重要组件——电池也提出了更高能量密 度和更好循环性能等要求。 [0003]相对于锰酸锂、 镍酸锂、 镍钴锰酸锂和磷酸铁锂等电池用正极材料， 钴酸锂 (LiCoO2)具有最高的理论密度值(5.1g/cm3)， 因此其在实际应用中表现出来的振实密度和 压实密度的优势非常大。 虽然充电电压可以伴 随着能量密度的提高而提高， 但是当充电电 压提高到一定程度(≥4.5V)后， 正极材料LiCoO2会因为高脱锂量带来结构表层和内部相变 等问题， 使得电池的不可逆容 量增加和循环性能下降。 [0004]因此， 开发一种在高电压下具有高比容量和优异循环性能， 以及能够缓解在高脱 锂态下材料结构表层和内部相变等问题的正极材 料势在必行。 发明内容 [0005]为了改善现有技术的不足， 本发明的目的是提供一种高电压正极材料及其制备方 法和含有该正极材料的电池， 所述高电压正极材料在3.0～4.50V工作电压下具有高比容 量， 在3.0～4.55V工作电压下具有优异的循环稳定性， 本发明的正极材料可以解决现有的 钴酸锂正极材料在高电压下 由于高脱锂导致材料结构表层和内部相 变等问题带来的比容 量和循环性能衰退等问题。 [0006]本发明目的是通过如下技 术方案实现的： [0007]本发明提供了一种正极材 料， 其特征在于， 所述 正极材料的化学式如式(1)所示： [0008]Li1+xCo1‑y1‑y2‑zAly1Mey2MzBnO2式(1) [0009]其中，‑0.05≤x≤0.1； Me包括金属元素In、 Y、 Mg、 Sr、 Ti、 Zr、 Ni、 Mn、 W中的一种或多 种， y1和y2均不为0且满足0<y1+y2≤0.03； M包 括元素Si、 Ge、 Se、 Sb、 Te、 As中的一种或多种， 0<z≤0.01； B为元 素硼， 0<n<0.03。 [0010]根据本发明， 所述正极材料为含表面修饰 的掺杂型正极材料， 即所述正极材料为 元素B修饰的金属元 素Al、 金属元 素Me和元 素M掺杂的钴酸锂正极材 料。 [0011]根据本发明， 所述金属元素Al、 金属元素Me和元素M取代钴酸锂晶格中氧离子和钴 离子组成的骨架层中的钴离 子。 [0012]根据本发明， 所述元 素B以下述至少一种方式存在： [0013]1)在钴酸锂表面形成修饰层； [0014]2)取代钴酸锂晶格中氧离 子和钴离 子组成的骨架层中的钴离 子； [0015]3)取代钴酸锂晶格中氧离 子和钴离 子组成的骨架层两侧的锂离 子层中的锂离 子；说　明　书 1/11 页 3 CN 114256456 A 3