(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 202111599369.5 (22)申请日 2021.12.24 (66)本国优先权数据 202111486692.1 2021.12.07 CN (71)申请人 北京当升材 料科技股份有限公司 地址 100160 北京市丰台区南四环西路18 8 号总部基地18区21号 (72)发明人 王余　岳鹏　刘亚飞　陈彦彬　 (74)专利代理 机构 北京润平知识产权代理有限 公司 11283 专利代理师 赵泽丽 (51)Int.Cl. H01M 4/62(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01)H01M 4/36(2006.01) H01M 10/0525(2010.01) C01G 53/00(2006.01) (54)发明名称 多元正极材 料及其制备方法与应用 (57)摘要 本发明涉及锂离子电池技术领域， 公开了一 种多元正极材料及其制备方法与应用。 所述多元 正极材料通过XRD获得的(006)晶面的峰强度 I(006)与(012)晶面的峰强度I(012)之比I(006)/ I(012)≥0.8； 所述多元正极材料通过XRD获得的 (006)晶面的峰面积A(006)与(012)晶面的峰面积 A(012)之比A(006)/A(012)≥0.5。 该多元正极材料具 有特定的结构， 由此显著提高正 极材料的结构稳 定性， 改善高脱锂状态下的析氧问题， 并降低高 电压条件下正极材料与电解液之间副反应发生 的程度， 提高锂离子电池的电化学性能和安全 性。 权利要求书2页 说明书20页 附图2页 CN 114709417 A 2022.07.05 CN 114709417 A 1.一种多元正极材料， 其特征在于， 所述多元正极材料通过XRD获得的(006)晶面的峰 强度I(006)与(012)晶面的峰强度I(012)之比I(006)/I(012)≥0.8； 所述多元正极材料通过XRD获得的(006)晶面的峰面积A(006)与(012)晶面的峰面积A(012) 之比A(006)/A(012)≥0.5。 2.根据权利要求1所述的多元正极材 料， 其中， I(006)/I(012)≥1； 优选地， A(006)/A(012)≥0.8。 3.根据权利要求1或2所述的多元正极材料， 其中， 所述多元正极材料具有通式I所示的 组成： LinNixCoyMn1‑x‑y‑a‑bMaQbO2式I； 其中， 0.9≤n≤1.3， 0 ≤x＜1， 0 ≤y＜1， 0 ≤a≤0.04， 0＜b≤ 0.05， 0＜b/a≤10 0； M为W、 Mo、 V、 Ca、 Al、 Si、 Ni、 Mn、 Hf、 Ta、 Y、 Sr、 Ba、 Er、 Ga、 Mg、 Ti、 Zr、 La、 Ce、 Co和Nb中的至 少一种； Q为B、 P和Si中的至少一种； 优选地， 式I中， 1≤n≤1.2， 0 ≤x＜1， 0 ≤y＜1， 0＜a≤ 0.03， 0＜b≤ 0.04， 0＜b/a≤20； M为W、 Al、 Si、 Ta、 Y、 Sr、 Ga、 Mg、 Ti、 Zr、 Co和Nb中的至少一种； Q为B； 优选地， 0＜b/a≤ 5。 4.根据权利要求1 ‑3中任意一项所述的多元正极材料， 其中， 所述多元正极材料的中值 粒径为3‑20 μm， 优选为 4‑17 μm； 优选地， 所述多元正极材 料的安息角为≤ 35°， 优选为≤ 30°； 优选地， 以所述多元正极材料的总重量为基准， LiOH的含量为1000 ‑3000ppm， 优选为 1200‑2500ppm。 5.一种多元正极材 料的制备 方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： (1)将镍盐、 钴盐、 锰盐按照n(Ni):n(Co):n(Mn)＝x:y:(1 ‑x‑y‑a‑b)的摩尔比配制混合 盐溶液； 将沉淀剂、 络合剂、 分散剂和可选地第一添加剂， 分别配制为沉淀剂溶液、 络合剂溶 液、 分散剂溶 液和可选地第一添加剂混合物； (2)将所述混合盐溶液、 沉淀剂溶液、 络合剂溶液、 分散剂溶液和可选地第一添加剂混 合物同时、 分别通入反应釜， 进行反应、 陈化， 得到固液混合物； (3)将所述固液混合物进行压滤， 得到滤饼， 将滤饼进行洗涤、 烘干得到多元正极材料 前驱体； (4)将所述多元正极材 料前驱体、 锂 源和可选地第二添加剂进行混合， 得到混合物I； (5)将所述混合物I进行焙烧、 冷却、 破碎、 筛分， 得到多元正极材 料过程品； (6)将所述多元正极材 料过程品与可选地第三添加剂进行混合， 得到混合物I I； (7)将混合物I I进行煅烧、 冷却、 筛分、 除磁， 得到所述多元正极材 料； 其中， 至少包括所述第一添加剂、 所述第二添加剂和所述第 三添加剂中的一种； 所述第 一添加剂、 所述第二添加剂和所述第三添加剂中的至少一种为能够提供Q的化 合物。 6.根据权利 要求5所述的制备方法， 其中， 所述多元正极材料通过XRD获得的(006)晶面 的峰强度I(006)与(012)晶面的峰强度I(012)之比I(006)/I(012)≥0.8， 优选地， I(006)/I(012)≥1； 所述正极材料通过XRD获得的(006)晶面的峰面积A(006)与(012)晶面的峰面积A(012)之比权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114709417 A 2A(006)/A(012)≥0.5， 优选地， A(006)/A(012)≥0.8； 优选地， 所述多元正极材 料具有通式I所示的组成： LinNixCoyMn1‑x‑y‑a‑bMaQbO2式I； 其中， 0.9≤n≤1.3， 0 ≤x＜1， 0 ≤y＜1， 0 ≤a≤0.04， 0＜b≤ 0.05， 0＜b/a≤10 0； M为W、 Mo、 V、 Ca、 Al、 Si、 Ni、 Mn、 Hf、 Ta、 Y、 Sr、 Ba、 Er、 Ga、 Mg、 Ti、 Zr、 La、 Ce、 Co和Nb中的至 少一种； Q为B、 P和Si中的至少一种； 优选地， 1≤n≤1.2， 0 ≤x＜1， 0 ≤y＜1， 0＜a≤ 0.03， 0＜b≤ 0.04， 0＜b/a≤20； M为W、 Al、 Si、 Ta、 Y、 Sr、 Ga、 Mg、 Ti、 Zr、 Co和Nb中的至少一种； Q为B； 优选地， 0＜b/a≤ 5。 7.根据权利要求5或6所述的制备方法， 其中， 所述第 一添加剂、 所述第 二添加剂和所述 第三添加剂各自独立 地选自能够提供M和/或Q的化 合物中的一种或多种； 优选地， 所述第一添加剂选自能够提供M和/或Q的可 溶性化合物中的一种或多种； 优选地， 所述第 二添加剂和所述第 三添加剂各自独立地选自能够提供M和Q的化合物中 的一种或多种； 优选地， 所述反应的条件 包括： 反应的温度为 40‑80℃； 反应的pH值 为10‑13； 优选地， 所述陈化的时间为2 ‑8h； 优选地， 所述多元正极材料前驱体、 所述锂源和所述第二添加剂的用量使得0.9≤n (Li)/[n(Ni)+n(Co)+n(Mn)+n(M)+n(Q)]≤1.3； 0≤n(M)/[n(N i)+n(Co)+n(Mn)+n(M)+n(Q)]≤ 0.04； 0≤n(Q)/[n(N i)+n(Co)+n(Mn)+n(M)+n(Q)]≤ 0.05； 优选地， 所述焙烧的条件包括： 焙烧温度为600 ‑1100℃， 优选为700 ‑1000℃， 焙烧时间 为4‑18h， 优选为6 ‑15h； 优选地， 所述焙烧过程在600℃以下的升温过程采用的是氧气含量＜20vol％ 的贫氧或 无氧气氛， 6 00℃及以上采用氧气含量≥20vo l％的空气和/或氧气 气氛； 优选地， 所述多元正极材料过程品与所述第三添加剂的用量使得0≤n(M)/[n(Ni)+n (Co)+n(Mn)+n(M)+n(Q)]≤ 0.04； 0≤n(Q)/[n(N i)+n(Co)+n(Mn)+n(M)+n(Q)]≤ 0.05； 优选地， 所述煅烧的条件包括： 煅烧温度 为300‑1000℃， 优选为400 ‑900℃， 煅烧时间为 4‑12h， 优选为6 ‑10h。 8.根据权利要求5 ‑7中任意一项所述的制备方法， 其中， 所述制备方法还包括： 对滤饼 洗涤、 烘干后的产物进行低温热处 理， 得到所述多元正极材 料前驱体； 优选地， 所述低温热处理的条件包括： 在空气和/或氧气的存在下， 在300 ‑700℃的温度 下处理3‑12h。 9.由权利要求5 ‑8中任意一项所述的制备 方法制得的多元正极材 料。 10.一种权利要求1 ‑4和权利要求9中任意一项所述的多元正极材料在锂离子电池中的 应用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114709417 A 3