[发明专利]一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法

说明书

本发明适用于锂电池技术领域，提供一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法，本发明首先合理制备镁掺杂钛包覆的前驱体，并在低温下进行烘干得到Li_aNi_xCo_yMn_zMg_pO·qTiO₂氧化物，这种方式不会破坏晶体结构，然后将得到的氧化物中掺人大量的镁源并补锂，然后进行高温烧结，烧结过程中只在升温阶段通入0.5～0.1％的雾状水，恒温和降温阶段皆不通入，烧结得到的Li_bMg_M(Ni_xCo_yMn_zMg_NTi_q)O₂正极材料，不需要强烈粉碎，只需在高速混合机中分散后过筛即可得到D₅₀为6～8um的大单晶正极材料，制备过程简单，得到的正极材料粒经大，均匀度好，在高电压下也能够获得高容量和长循环特性。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，尤其涉及一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法。

背景技术

现在的三元发展方向主要有两条路线，一是高镍，二是高电压。镍过高安全性得不到保障，所以很多研发人员选择高电压方向。镍控制在一定范围时提高点电压可得到高容量高安全的三元产品产品。高电压下使用二次球颗粒容易造成结构坍塌，性能不稳定。所以只有把三元材料做成单晶形貌才能在高电压下发挥好的性能。

专利CN 106910882A与专利CN107311242A公开了一种锂离子电池用大单晶层状正极材料的制备方法，基于前驱体分步加锂的新方法制备微米级大单晶层状正极材料：(1)将Ni-Co-Mn或Co-Mn前驱体与化学计量比的锂源混合，其中锂元素与过渡金属元素的摩尔比在0-1之间，在高温下煅烧，由于此时缺锂而形成的尖晶石相有助于一次晶粒的融合和生长，得到微米尺寸较大的复合相或纯相一次晶粒；(2)其次向上述制备的晶粒中补充锂，在高温下煅烧后即可得到大单晶层状正极材料。该方法在锂不足的情况下进行高温煅烧，必然已经形成晶格缺锂的晶体结构，在第二次高温煅烧时由于第一次晶格已经形成，第二次补充的锂不会重新进入已经形成的晶格中，由于晶格中Li的缺少，会造成容量降低，在循环过程中结构坍塌。现有的制作大单晶的技术即使在锂充足的情况下也大多采用了高温煅烧方法，即烧成温度远远高于正极材料合成的温度，温度过高导致锂镍阳离子混排，容量和循环同时下降。提高温度只是单纯的为了一次性晶粒长大得到单晶的正极材料，牺牲了容量。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种大单晶701515正极材料及其制备方法，旨在解决现有高镍正极材料无法实现高电压下获得高容量和长循环的技术问题。

一方面，所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法包括下述步骤：

步骤S1、向反应釜中连续或间接通入镍源、钴源、锰源、镁盐的混合水溶液，以及碱溶液；

步骤S2、向反应釜中鼓入N₂，并将pH值调到12-14之间，搅拌得到NiCoMnMg沉淀物，将所述NiCoMnMg沉淀物直接水洗离心得到NiCoMnMg前驱体浆料；

步骤S3、将所述NiCoMnMg前驱体浆料分散在水中，取LiOH和钛盐分别溶于水溶液，先定量加入钛盐溶液，再加入LiOH水溶液，混合均匀后将水直接蒸发干，得到含有NiCoMnMg前驱体、Ti(OH)₄、LiOH的混合物前驱体；

步骤S4、将所述混合物前驱体在400-600℃下烘干4-6h，得到Li_aNi_xCo_yMn_zMg_pO·qTiO₂氧化物；