[发明专利]一种无钴单晶正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无钴单晶正极材料及其制备方法，将金属氧化物X、镍氧化物和锰氧化物按比例以一定的混料方式进行均匀分散，在第一温度曲线下进行第一次烧结，得到金属氧化物X掺杂的镍锰X前驱体；将镍锰X前驱体和锂源按比例以一定的混料方式进行均匀分散，在第二温度曲线下进行第二次烧结，得到镍锰X酸锂复合材料；将镍锰X酸锂复合材料自然冷却至室温，经过破碎和过筛，得到镍锰X酸锂复合材料粉末；将镍锰X酸锂复合材料粉末和添加剂B按比例以一定的混料方式进行均匀分散，在第三温度曲线下进行第三次烧结，得到氧化物包覆的镍锰X酸锂复合材料。本发明能够解决当前无钴单晶正极材料制备工艺存在的工艺复杂以及制备周期长的问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种无钴单晶正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池三元材料因其较高的放电比容量，较优的循环性能以及较低的生产成本等优点被广泛关注。其中无钴单晶材料因其较低成本以及完整的正极材料结构性已经成为十分必要的研究热点。

目前有关无钴单晶材料的制备方法一般为先用镍锰基硫酸盐采用共沉淀法制备出镍锰基前驱体，然后加入锂源焙烧的无钴单晶正极材料。此方法工艺复杂且成本高、污染较大。如申请号为202011466135.9的《一种无钴单晶正极材料及其制备方法和应用》的中国专利公开的制备方法中，其制备过程中采用镍锰基前驱体和镍锰铝基前驱体加入锂源及掺杂元素进行焙烧，此方法工艺复杂，制备周期较长，对于无钴单晶正极材料的量化生产仍然具有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种无钴单晶正极材料及其制备方法，能够解决当前无钴单晶正极材料制备工艺存在的工艺复杂以及制备周期长的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种无钴单晶正极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将金属氧化物X、镍氧化物和锰氧化物按比例以一定的混料方式进行均匀分散，在第一温度曲线下进行第一次烧结，得到金属氧化物X掺杂的镍锰X前驱体；

步骤2：将所述镍锰X前驱体和锂源按比例以一定的混料方式进行均匀分散，在第二温度曲线下进行第二次烧结，得到镍锰X酸锂复合材料；

步骤3：将所述镍锰X酸锂复合材料自然冷却至室温，经过破碎和过筛，得到镍锰X酸锂复合材料粉末；

步骤4：将所述镍锰X酸锂复合材料粉末和添加剂B按比例以一定的混料方式进行均匀分散，在第三温度曲线下进行第三次烧结，得到氧化物包覆的镍锰X酸锂复合材料，即得到无钴单晶正极材料。

进一步地，步骤1中，所述金属氧化物X包括氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化铌、氧化钨、氧化硼、氧化镧和氧化钼中的一种或多种；

所述金属氧化物X与所述镍氧化物和锰氧化物重量之和之比控制在2％～5％之间。

进一步地，步骤1中，所述第一温度曲线为在含氧气氛中，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率从室温升至250℃～550℃，保温3～13小时。

进一步地，步骤2中，所述第二温度曲线为在含氧气氛中，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率从室温升至870℃～960℃，保温7～19小时。

进一步地，步骤4中，所述第三温度曲线为在含氧气氛中，以0.5℃/min～10℃/min的升温速率从室温升至500℃～700℃，保温7～15小时。

进一步地，步骤4中，所述添加剂B包括氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化钛、氧化铌、氧化钨、氧化镧和氧化钼中的一种或多种；

所述添加剂B与所述镍锰X酸锂复合材料粉末的重量之比控制在0.02％～1％之间。