技术摘要：
本发明提供了一种无钴正极材料、其制备方法及锂离子电池。该制备方法包括：将锂源材料与无钴前驱体进行第一烧结处理，得到烧结产物；使烧结产物破碎至1～2μm，得到无钴单晶材料；及将无钴单晶材料、硼包覆剂及碳包覆剂进行第二烧结处理，得到无钴正极材料。采用上述方  全部
背景技术：
不含钴的正极材料是锂离子电池领域较为关注的对象，其中，镍锰层状材料因具 有能量密度高、成本较低及循环性能好等优势，已经成为近年来的研究热点。但研究发现镍 含量较高(摩尔百分比大于80％)的镍锰层状结构存在结构不稳定、安全性较差、循环性能 较差、碱性高及与电解液之间的副反应多导致产气等问题，这导致镍锰层状材料的实际应 用受到限制。 由于镍锰正极材料中不含有钴元素，且镍元素含量低、锰元素含量高，因此该材料 的导电性较差，容量会比较低。根据现有文献可知，采用掺杂Ti的LiNi0.5Mn0.5-xTixO2可以在 一定程度上改善正极材料的导电性，将电容量从150mAh/g提升到180mAh/g，但此电容量仍 远低于目前高镍正极材料的200～210m Ah /g等。另一篇现有文献也提供了一种 LiNi0 .5Mn0 .5O2材料的改进方法，其包括通过掺杂硅元素，正极材料的电容量可以提升至 192mAh/g，但循环性能还不理想，100周循环保持率最高只有78％。 鉴于上述问题的存在，有必要研发一种电容量高和循环性能好的无钴正极材料。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种无钴正极材料、其制备方法及锂离子电池，以解 决现有锂离子电池正极材料存在电容量高，但循环性能较差的问题。 为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种无钴正极材料的制备方法，该制备 方法包括：将锂源材料与无钴前驱体进行第一烧结处理，得到烧结产物；使烧结产物破碎至 1～2μm，得到无钴单晶材料；及将无钴单晶材料、硼包覆剂及碳包覆剂进行第二烧结处理， 得到无钴正极材料。 进一步地，第一烧结处理过程包括：将锂源材料与无钴前驱体进行第一混合处理， 得到第一混合物；在空气或氧气气氛存在下，使第一混合物进行烧结，得到烧结产物；优选 地，第一混合处理过程在2000～3000rpm的搅拌速度下进行，混合时间为5～20min。 进一步地，第一烧结处理过程的温度为700～1200℃，烧结时间为5～15h；优选地， 第一烧结处理过程的温度为900～1000℃。 进一步地，锂源材料中Li元素的摩尔数与无钴前驱体中Ni元素和Mn元素的摩尔数 之和的比值为(0.95～1.10):1。 进一步地，锂源材料为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、氧化锂、硝酸锂和草酸锂组成的 组中的一种或多种；无钴前驱体为Ni1-xMnx(OH)2所示的化合物，且0.45≤x≤0.55；硼包覆剂 选自硼酸、氧化硼、硝酸硼和偏硼酸组成的组中的一种或多种，碳包覆剂选自蔗糖、葡萄糖、 PEG和TiC组成的组中的一种或多种。 3 CN 111599999 A 说　明　书 2/7 页 进一步地，第二烧结处理过程包括：使无钴单晶材料与硼包覆剂及碳包覆剂进行 第二混合处理，得到第二混合物；将第二混合物进行烧结，得到无钴正极材料；优选地，制备 方法还包括：将第二烧结处理过程得到的产物进行筛分，以去除粒度≤0.2μm的颗粒和粒度 ≥6μm的颗粒，得到无钴正极材料；优选地，第二混合处理过程在2000～3000rpm的搅拌速度 下进行，混合时间为10～20min。 进一步地，第二烧结处理过程的温度为300～900℃，处理时间为10～20min；优选 地，无钴前驱体的D50为0.5～2μm。 本申请的另一方面还提供了一种无钴正极材料，该无钴正极材料采用上述制备方 法制得。 进一步地，无钴正极材料中，C元素的包覆量为0.1～3％，B元素的包覆量为0.01～ 1％。 本申请的又一方面还提供了一种锂离子电池，包括正极材料，正极材料包括上述 无钴正极材料。 应用本发明的技术方案，以锂源材料与无钴前驱体进行烧结制得层状的无钴正极 材料LiNi1-xMnxO2(0.45≤x≤0.55)，然后通过将其破碎至1～2μm，能够获得层状的无钴单晶 材料。在初始的充放电过程中，层状的无钴单晶材料表面可以和电解液充分接触反应，并在 初始循环中形成稳定的正极固态电解质界面膜(SEI)。而在后期循环的充放电的收缩膨胀 不会像多晶形貌颗粒产生新的晶界界面，也不会发生副反应。因而上述无钴单晶材料在应 用过程中能够大大减少产气，并提高材料的循环性能。同时由于无钴正极材料本身的导电 性较差，容量较低，将其粒径限定在1～2μm之间，低于普通二次颗粒(大约10μm)和一般单晶 材料(大约3～4μm)，这样有利于大幅提高相比于含钴正极材料，锂材料的电流倍率性能。此 外，将无钴单晶材料与硼包覆剂及碳包覆剂进行烧结，能够在无钴单晶材料表面形成碳化 硼包覆层。碳化硼不仅具有良好的导电性，而且还具有较高的强度和化学稳定性。在上述三 方面原因的基础上，采用上述方法制得无钴正极材料具有结构稳定、电容量高、电流倍率性 能优和循环性能好等优点。 附图说明 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 图1示出了根据本发明实施例1中经破碎处理得到的产物的2000倍扫描电子显微 镜图； 图2示出了根据本发明实施例1制得的无钴正极材料的XRD图； 图3示出了根据本发明实施例1制得的无钴正极材料在30000倍高倍率下的扫描电 子显微镜图； 图4示出了根据本发明实施例1制得的2μm无包覆无钴单晶材料、2μm包覆无钴单晶 材料以及5μm无包覆无钴单晶材料的电阻率； 图5示出了根据本发明实施例1制得的无钴正极材料的充放电曲线； 图6示出了根据本发明实施例1制得的无钴正极材料在45℃下的循环曲线。 4 CN 111599999 A 说　明　书 3/7 页