[发明专利]一种高压实单晶三元正极材料及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种高压实单晶三元正极材料及其制备方法、应用。制备方法为：将粒度为1.5μm≤D50≤5.5μm的小颗粒三元前驱体Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂烧结后破碎，得到小颗粒单晶三元氧化物；将粒度为11μm≤D50≤16μm的大颗粒三元前驱体烧结后破碎，得到大颗粒单晶三元氧化物；大颗粒三元前驱体与小颗粒三元前驱体的化学组成相同；将小颗粒单晶三元氧化物、大颗粒单晶三元氧化物和锂盐按预设的比例混合，再烧结，经冷却得到高压实单晶三元正极材料。本发明能够提高三元正极材料的放电电压、压实密度和比容量，而且相比传统改性工艺流程简化，节能减耗，生产效率高，锂的损失少。

技术领域

本发明电池材料领域，尤其是涉及一种高压实单晶三元正极材料及其制备方法、应用。

背景技术

自1990年日本sony公司以LiCoO₂为正级，硬炭为负极，成功将锂离子电池商业化以来，锂离子电池的研究取得了巨大的进步。在正极材料方面，目前市场上应用较为广泛的主要有LiCoO₂、锰酸锂、LiFePO₄以及镍钴锰/镍钴铝酸锂三元材料。

在新能源汽车领域，随着国家新能源补贴新政的出台，对材料的能量密度要求越来越高，在动力电池市场上，三元正极材料市场份额越来越大。目前来看，提升三元电池的能量密度方法主要是提高三元材料放电电压，提高压实密度，提高比容量。

合成单晶三元材料是提高放电电压的有效方法之一，压实密度的提高则可以通过前驱体的选型、烧结温度的调整以及大小粒子的搭配等方法来实现，而比容量的提升主要源自合成工艺的改善以及使用更高镍含量的三元前驱体等。目前已发明及已实际应用的方法有很多，但是都存在较多的局限性。如申请号为CN201510072339的专利申请，其采用不同粒度前驱体混锂盐直接在高于900℃的温度合成大单晶颗粒，然后选合适粒度的前驱体混锂烧结成小颗粒单晶，然后混合搭配制备高压实单晶三元材料。其合成过程复杂，涉及多次混合和多次烧结，不仅耗费工时，而且耗能高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种高压实单晶三元正极材料的制备方法，该制备方法能够提高三元正极材料的放电电压、压实密度和比容量，而且相比传统改性工艺流程简化，节能减耗，生产效率高，锂的损失少。

本发明的第二目的在于一种高压实单晶三元正极材料，该材料比传统三元正极材料的电化学性能更优异。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种高压实单晶三元正极材料的制备方法，包括下列步骤：

步骤A：将粒度为1.5μm≤D50≤5.5μm的小颗粒三元前驱体Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂烧结后破碎，得到粒径D50在1.5μm～3.5μm之间的小颗粒单晶三元氧化物；

步骤B：将粒度为11μm≤D50≤16μm的大颗粒三元前驱体烧结后破碎，得到粒径D50在4.5μm～7.5μm之间的大颗粒单晶三元氧化物；所述大颗粒三元前驱体与所述小颗粒三元前驱体的化学组成相同；

步骤C：将所述小颗粒单晶三元氧化物、所述大颗粒单晶三元氧化物和锂盐按预设的比例混合，再烧结，经冷却得到高压实单晶三元正极材料。

本发明先是分别烧结制作单晶的大颗粒三元前驱体与小颗粒三元前驱体，然后将二者与锂盐混合烧结后，即可得到高压实单晶三元正极材料。

而现有技术的流程是分别制作不同粒度的三元材料(已经熔入锂元素)，然而将二者物理混合。