[发明专利]一种单晶正极材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种单晶正极材料、其制备方法及锂离子电池。所述方法包括以下步骤：对多晶前驱体大颗粒进行气流粉碎，得到单晶前驱体，配锂后烧结，得到单晶正极材料。本发明的方法工艺简单易制得，与湿法制备相比，无废水产生，更环保，成本更低；与沉淀法制备粒度相同的小颗粒前驱体相比，本发明的方法制造成本更低，能够大幅度降低单晶正极材料的生产成本，而且电性能更加优异。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种单晶正极材料、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

近年来，锂离子电池不仅广泛应用于笔记本电脑、摄像机等便携式设备，且已应用于纯电动车(EV)，混合电动车(PHEV、HEV)，储能电源等大型功率设备。为了满足这些大型设备的要求，高安全、高能量密度、低成本正极材料的开发成为研究的热点。

单晶正极材料与多晶正极材料相比具有更高的充电截止电压，带来更大的比容量指标，满足电池对高能量密度正极材料的要求，且单晶正极材料结构更加稳定，循环过程中不易粉化，具有更高的安全性能，因此，关于单晶正极材料的研究日益热门。

作为正极材料中成本占比最大的前驱体，目前，单晶锂电池正极制备所需前驱体均为单晶前驱体，例如CN110265634A通过将可溶性镍盐、钴盐、锰盐、碱金属氢氧化物与氨水混合，进入带有底液和保护气体的反应釜中进行恒温共沉淀，反应后对溢出料进行固液分离、陈化、离心、干燥得到球形高镍NCM三元前驱体材料；又例如CN109286016A通过共沉淀法制备D50为3～5um的三元前驱体NiCoM(OH)，与锂源混合后制备大粒度单晶锂离子电池三元正极材料。

但是，单晶前驱体制备过程中，较小颗粒前驱体制备过程困难且成本高，因此，寻找一种降低单晶正极材料制备成本的研究显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种单晶正极材料、其制备方法及锂离子电池。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种单晶正极材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

对多晶前驱体大颗粒进行气流粉碎，得到单晶前驱体，配锂后烧结，得到单晶正极材料。

本发明的方法通过对多晶前驱体大颗粒进行一定研磨压力和分级频率下的气流粉碎，而后采用与其成分相同的单晶前驱体相同的常规工艺制备正极材料。通过SEM、电性能、粒度等测试结果，判断此方法切实可行。

本发明的方法工艺简单易制得，与湿法制备相比，无废水产生，更环保，成本更低；与沉淀法制备粒度相同的小颗粒前驱体相比，本发明的方法制造成本更低，能够大幅度降低单晶正极材料的生产成本，而且电性能更加优异。

优选地，所述多晶前驱体大颗粒的粒径D50为8～12μm，例如8μm、9μm、10μm、10.5μm、11μm或12μm等。

优选地，所述多晶前驱体大颗粒为镍钴锰氢氧化物或镍锰氢氧化物。

优选地，所述气流粉碎的研磨压力为0.5～2.0Mpa，例如0.5Mpa、0.8Mpa、1Mpa、1.2Mpa、1.4Mpa、1.5Mpa、1.7Mpa或2.0Mpa等，优选为0.5～1.5Mpa；

优选地，所述气流粉碎的分级频率为200～300Hz，例如200Hz、210Hz、215Hz、230Hz、260Hz、280Hz或300Hz等，优选为230～300Hz。

优选地，所述气流粉碎的时间为5～10min，例如5min、6min、7min、8min、9min或10min等。