[发明专利]一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂及其制备方法、应用，属于新能源汽车用锂离子动力电池技术领域。一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂，包括：金属和/或非金属氧化物、铵盐化合物、溶剂中的至少一种，通过球磨、气流粉碎、煅烧、湿法混合、喷雾干燥中的至少一种工艺制备而成。制备的复合包覆剂通过包覆煅烧在单晶材料表面形成一层均匀包覆层，同时可降低表面的残碱水平，提升材料的循环性能及安全性能。

技术领域

本发明属于新能源汽车用锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂及其制备方法、应用。

背景技术

由于单晶三元正极材料比同类型的多晶三元材料具有更好的循环性能和热稳定性，正逐步替代现有的三元二次球，目前市场主流商品化大规模量产的主要有523/622系列单晶，但是由于镍含量较低，因此电动汽车续航里程较短，同时钴含量较高，导致加工成本较高，因此高镍低钴化是未来三元材料的发展趋势。

目前市场主流的高镍三元正极材料商品样多是由纳米级的一次颗粒团聚形成多晶二次球体，但是随着镍含量越高，三元材料的活性越高，循环性能和热稳定性就大大降低，同时随着镍含量升高，材料表面的残碱水平也较高，会导致电池产气严重，严重影响和制约电池的安全性能，而高镍单晶比多晶二次球具有更高的充电电压、更少的产气量、更好的循环性能和热稳定性能，主流三元材料企业均在积极布局，但是镍含量越高，给高镍单晶的合成带来了较大挑战。

专利201910952126.1公开了一种磷酸锂包覆锂离子电池高镍单晶三元正极材料及其制备方法，该方法所制得的比容量较高，循环和倍率性能均较好，但是该专利采用了钠盐等，通过搅拌蒸干过程，得到的产品材料中钠等杂质元素含量较高，会影响材料的整体性能；专利201911180410.8公开了一种高镍单晶正极材料的制备方法及正极材料与锂离子电池，该方法通过前驱体破碎处理-干法包覆-预氧化-混锂一次煅烧-湿法处理-二次煅烧，虽得到的高镍单晶材料粒度分布均一，结晶度好，但是工序繁琐，成本较高，不适合大规模产业化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：本发明提供了一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂及其制备方法、应用，这种复合包覆剂通过不同元素之间的协同作用，使得单晶材料的循环性能和热稳定性均有较大提升，同时残碱水平也比普通单一包覆改性更低。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种超高镍单晶三元正极材用复合包覆剂，包括下列原料：金属和/或非金属氧化物、铵盐化合物中的至少一种；所述金属氧化物为MgO、Al₂O₃、La₂O₃、ZrO₂、Nb₂O₅中的至少一种；所述非金属氧化物为SiO₂；所述铵盐化合物为NH₄F、(NH4)₃AlF₆、NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂WO₄中的至少一种。

进一步地，所述金属和/或非金属氧化物为纳米级颗粒，D₅₀为20-200nm。

进一步地，将所述原料用球磨、气流粉碎、煅烧、湿法混合、喷雾干燥中的至少一种方式进行处理，即得复合包覆剂。

进一步地，所述球磨的球料比为1:1-5:1，球磨时间为4-12h；其中，球为聚氨酯球、玛瑙球中的至少一种。

进一步地，所述气流粉碎的参数为：粉碎压力为0.8MPa-1.0MPa，喂料频率为3-15Hz，分级频率为80-180Hz，引风频率20-40Hz。