[发明专利]一种单晶三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种单晶三元正极材料，该单晶三元正极材料的化学式为LiNi_{(1‑x‑y‑z)}Co_xMn_yM_zO₂@A_i；所述M为Zr、Al、Yb、Sr、La、Y、Ti、Sn、Mo、Si或W中的至少两种；所述A为H₃BO₃、B₂O₃、Li₂B₄O₇、Li₃PO₄、Li₂HPO₃、LiH₂PO₄或H₃PO₄中的一种或两种；其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.35，0＜z≤0.006，0.0008≤i≤0.008。本发明的单晶三元正极材料具有高功率、高循环、高电压、高容量、高能量密度、高安全性、价格便宜和可以工业化生产等优点。

技术领域

本发明属于正极材料领域，具体涉及一种单晶三元正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池被认为是现代文明中最具吸引力的电能储存装置之一，特别是在电动汽车领域，对于安全性能好、高能量密度、长循环寿命和高功率的储能装置的需求日益增长。其中，在汽车起步时对三元电池的功率性能提出了更高的要求。

目前，锂离子电池的制约因素在于其循环过程中伴随的容量衰减，以及由此导致的较差的循环寿命。容量衰减的原因一方面是正极活性物质的本征结构随着循环的进行逐渐发生不可逆改变，另外一方面是当正极活性物质脱锂时，氧化性增强，容易与有机电解液发生反应，从而使正极活性物质损失，导致容量衰减。还有锂离子单晶三元正极材料在高温烧结和破碎过程中，高温煅烧会导致材料阳离子混排和元素化合价的改变，加速容量衰减和表面副反应；气流粉碎，增加了单晶三元正极材料的表面的缺陷和比表面积，在电池充放电过程中，引起正极材料表面结构发生相变、电阻增加、产气严重和腐蚀性物质增加等副反应。

为了解决三元材料的上述问题，本发明提供一种高功率、高循环、高电压、高容量、高能量密度、高安全性的单晶三元正极材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种的单晶三元正极材料及其制备方法，本发明结合包覆和二烧工艺，通过对三元正极材料进行掺杂，得到高功率、高循环、高电压、高容量、高能量密度、高安全性、价格便宜的单晶三元正极材料。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种单晶三元正极材料，所述单晶三元正极材料的化学式为LiNi_(1-x-y-z)Co_xMn_yM_zO₂@A_i；所述M为Zr、Al、Yb、Sr、La、Y、Ti、Sn、Mo、Si或W中的至少两种；所述A为Li₃BO₃，B₂O₃、Li₂B₄O₇、Li₃PO₄、LiH₂PO₄中的一种或两种；其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.35，0＜z≤0.006，0.0008≤i≤0.008。

优选地，所述单晶三元正极材料的粒径D50为3.4-3.8μm、比表面积为0.6-1.0m²/g、压实密度为3.4-3.6g/cm³。