专利示意图

一、技术领域

锂离子电池正极材料领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202211046979.7

发明人：曹译丹、吕姚、黄士飞、康飞宇、张久俊

2.专利说明书摘要

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，提供了一种无钴高镍正极材料及其制备方法。该无钴高镍正极材料的制备方法包括以下步骤：S1：将无钴高镍前驱体、锂源和掺杂剂混合均匀；S2：将S1中获取的混合物置于刚玉坩埚内，转移至煅烧炉，在氧气气氛下烧结；S3：将S2中获取的烧结产物进行破碎，过筛，即得所述无钴高镍正极材料。本发明通过对无钴高镍层状氧化物正极材料进行晶格掺杂和原位表面包覆，从而改善了无钴高镍正极材料的晶体结构稳定性，提高了电池的循环性能和倍率性能。

3.创新点

（1）本发明涉及电化学能源领域领域，针对锂离子电池高镍正极材料在高温和高压下循环效率低，因此提出了一种多离子掺杂和原位表面包覆共改性的无钴高镍正极材料的制备方法；

（2）多离子掺杂减少Li+/Ni2+阳离子混排，抑制H2-H3相变，降低内应力和减轻微裂纹的产生；

（3）同时表面的包覆能有效阻止正极与电解液之间的副反应，稳定界面；

（4）合成的正极在高温高压下展现了较好的循环稳定性和倍率性能；

（5）制备方法简单，且通过一次烧结即可完成。

4.痛点问题

（1）高镍正极材料高温结构不稳定问题；

（2）高镍正极材料高电压结构不稳定问题；

（3）高镍正极材料循环稳定性和使用寿命。

5.技术优势

（1）大规模可控的制备出高质量的改性无钴高镍正极材料；

（2）通过掺杂可以减少Li+/Ni2+阳离子混排，抑制H2-H3相变，降低内应力和减轻微裂纹的产生，同时，表面包覆层能有效阻止正极与电解液之间的副反应，稳定界面，对应用于锂离子电池有其重大意义；

（3）所使用原料来源广泛、价格低廉、制备简单、重复性好、易于实现低成本大规模工业化生产；

（4）本技术所开发材料在高温高电压下性能稳定、倍率性能优异，其成本相较于现有其他技术显著降低。

三、产业化信息

1.应用场景

（1）具体可应用于电动汽车动力电池、移动可充电设备电源的电极材料，用于提高电池储能器件的能量密度和使用寿命，能量密度提升约10-20%；

（2）电动汽车公司、手机电源公司等。

2.商业价值

此项技术拥有巨大的商业前景，对于动力电池、储能器件行业有以下市场价值：

（1）本材料可以在动力电池中使用，1.5倍延长使用里程和寿命，2倍提高充电速率；

（2）本材料可以在移动充电设备电源中使用，延长使用时间并提高充电速率，同现有产品做比较，本发明技术形成的产品将成本更低，生产速度更快，电化学性能更佳。

3.发展规划

（1）该技术未来可应用至动力电池、移动充电设备等，实现高镍无钴正极产品国产化，快速提高我国在储能器件和电动汽车领域的水平；

（2）该技术通过推广材料生产、正极产品技术服务及工程咨询等方式均可能占据市场。

4.合作方式

面议

注:所有成果未经授权，请勿转载

联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn