本申請涉及電池材料，具體涉及一種三元正極材料、其制備方法及電化學(xué)裝置。

背景技術(shù)：

1、新能源汽車產(chǎn)業(yè)以及儲能技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，使得市場對鋰離子電池性能與成本提出了更為嚴(yán)苛的要求。作為鋰離子電池最關(guān)鍵的部件之一，正極材料對電池的能量密度、制造成本和循環(huán)穩(wěn)定性等關(guān)鍵參數(shù)起著決定性的影響。高鎳三元正極材料具有較高的比容量和能量密度，成為當(dāng)前鋰離子電池領(lǐng)域中備受矚目的關(guān)鍵材料之一。

2、然而，在鋰循環(huán)過程中，高鎳三元正極材料存在不可逆的容量損失，正極材料的界面副反應(yīng)嚴(yán)重，且表面殘鋰量較多，容易導(dǎo)致阻抗增加等。這些問題嚴(yán)重阻礙了高鎳三元正極材料的規(guī)模化應(yīng)用。

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，本申請實施例提供了一種三元正極材料。

2、包括基體材料和位于至少部分所述基體材料表面的包覆層，所述基體材料的化學(xué)式為liniαcoβmnγo2，其中，1>α≥0.6，0.4≥β>0，0.4≥γ>0，且β+γ≤0.4，所述包覆層包括磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料。

3、在一些可能的實施例中，所述鈣鈦礦材料包括鈷酸鑭以及錳酸鑭中的至少一種。

4、在一些可能的實施例中，所述磷酸鋯鋰摻雜有金屬元素m1，所述金屬元素m1包括ca、sr、mg、cd、ti以及v中的至少一種；及/或

5、所述鈣鈦礦材料摻雜有金屬元素m2，所述金屬元素m2包括ca、mg、ni、sr以及y中的至少一種。

6、在一些可能的實施例中，所述磷酸鋯鋰中鋯元素在所述三元正極材料中的含量為500ppm~2000ppm；及/或

7、所述鈣鈦礦材料中稀土金屬元素或堿土金屬元素在所述三元正極材料中的含量為500ppm~2000ppm。

8、第二方面，本申請實施例還提供了一種三元正極材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

9、將鎳鈷錳前驅(qū)體和鋰源混合并進行一次燒結(jié)，得到所述三元正極材料的基體材料；以及

10、將基體材料、磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料混合并進行二次燒結(jié)，以在所述基體材料的至少部分表面形成含有所述磷酸鋯鋰和所述鈣鈦礦材料的包覆層，從而得到所述三元正極材料。

11、在一些可能的實施例中，所述磷酸鋯鋰摻雜有金屬元素m1，所述金屬元素m1包括ca、sr、mg、cd、ti以及v中的至少一種；及/或

12、所述鈣鈦礦材料包括鈷酸鑭以及錳酸鑭中的至少一種，所述鈣鈦礦材料中摻雜有金屬元素m2，所述金屬元素m2包括ca、mg、ni、sr以及y中的至少一種。

13、在一些可能的實施例中，所述磷酸鋯鋰的粒徑d50為0.05μm~1.0μm；及/或

14、所述鈣鈦礦材料的粒徑d50為0.05μm~1.0μm。

15、在一些可能的實施例中，所述磷酸鋯鋰中鋯元素占所述基體材料的0.05wt%~0.2wt%；及/或

16、所述鈣鈦礦材料中稀土金屬元素占所述基體材料的0.05wt%~0.2wt%。

17、在一些可能的實施例中，在所述將基體材料、磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料混合的步驟中，所述基體材料為分步加入，包括先將部分所述基體材料與所述磷酸鋯鋰和所述鈣鈦礦材料進行混合，之后再加入剩余部分所述基體材料。

18、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活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)為前述三元正極材料。

19、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本申請實施例提供的三元正極材料，在基體材料表面形成了含有磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料的復(fù)合包覆層，充分發(fā)揮了磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料的協(xié)同作用。一方面鈣鈦礦材料的高導(dǎo)電性和磷酸鋯鋰的高離子電導(dǎo)率相結(jié)合，使三元正極材料同時具有良好的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性，提升了三元正極材料的鋰離子傳輸速率，有效降低了阻抗，從而改善了三元正極材料的容量和倍率性能。另一方面，在燒結(jié)過程中鈣鈦礦材料被引入到基體材料的層狀結(jié)構(gòu)中，由于鈣鈦礦材料具有穩(wěn)定的八面體結(jié)構(gòu)，通過固定效應(yīng)減弱了三元正極材料在充放電過程中的相變和體積變化等有害結(jié)構(gòu)演變，從而提升了正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。因此，在磷酸鋯鋰與鈣鈦礦材料的協(xié)同作用下，不僅提高了三元正極材料的導(dǎo)電性能，還增強了三元正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種三元正極材料，其特征在于，包括基體材料和位于至少部分所述基體材料表面的包覆層，所述基體材料的化學(xué)式為liniαcoβmnγo2，其中，1>α≥0.6，0.4≥β>0，0.4≥γ>0，且β+γ≤0.4，所述包覆層包括磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料，其特征在于，所述鈣鈦礦材料包括鈷酸鑭以及錳酸鑭中的至少一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料，其特征在于，所述磷酸鋯鋰摻雜有金屬元素m1，所述金屬元素m1包括ca、sr、mg、cd、ti以及v中的至少一種；及/或

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元正極材料，其特征在于，所述磷酸鋯鋰中鋯元素在所述三元正極材料中的含量為500ppm~2000ppm；及/或

5.一種三元正極材料的制備方法，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸鋯鋰中摻雜有金屬元素m1，所述金屬元素m1包括ca、sr、mg、cd、ti以及v中的至少一種；及/或

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸鋯鋰的粒徑d50為0.05μm~1.0μm；及/或

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸鋯鋰中鋯元素占所述基體材料的0.05wt%~0.2wt%；及/或

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三元正極材料的制備方法，其特征在于，在所述將基體材料、磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料混合的步驟中，所述基體材料為分步加入，包括先將部分所述基體材料與所述磷酸鋯鋰和所述鈣鈦礦材料進行混合，之后再加入剩余部分所述基體材料。

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1至4中任一項所述的三元正極材料或由如權(quán)利要求5至9中所述的三元正極材料的制備方法制備的三元正極材料。

技術(shù)總結(jié)
三元正極材料、其制備方法及電化學(xué)裝置，該三元正極材料包括基體材料和位于至少部分基體材料表面的包覆層，基體材料的化學(xué)式為LiNi<subgt;α</subgt;Co<subgt;β</subgt;Mn<subgt;γ</subgt;O<subgt;2</subgt;，其中，1>α≥0.6，0.4≥β>0，0.4≥γ>0，且β+γ≤0.4，包覆層包括磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料。本申請實施例提供的三元正極材料，在高鎳三元正極材料的基體材料表面形成了含有磷酸鋯鋰和鈣鈦礦材料的復(fù)合包覆層，充分發(fā)揮了兩者的協(xié)同作用，不僅提高了三元正極材料的導(dǎo)電性能，還增強了三元正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：路耀凱,趙亮亮,秦錦,趙云虎,張新龍
受保護的技術(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：2025/5/8