[发明专利]大晶粒聚集体三元正极材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

本申请提供了一种大晶粒聚集体三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：将镍盐、钴盐和锰盐配制成混合溶液；在所述混合溶液中加入沉淀剂和配合剂，调节所述混合溶液的pH为10.5～12，沉淀后得到前躯体A；将所述前驱体A和锂盐进行球磨混合，得到前驱体B；在空气或氧气气氛下烧结所述前驱体B，所述烧结包括以5～15℃/min的速度升温至400～800℃，恒温烧结1‑6h，然后以1～10℃/min的速度升温至900～980℃，恒温烧结8‑10h，冷却后得到所述大晶粒聚集体三元正极材料。本申请提供的大晶粒聚集体三元正极材料具有类单晶形貌，具有优秀的充放电性能、循环性能和存储性能。本申请还提供一种大晶粒聚集体三元正极材料及锂离子电池。

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种大晶粒聚集体三元正极材料、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有比电容量高、循环性能好、便携性好、对环境污染小等优点，被广泛应用于笔记本电脑、手机、电动车、混合电动车、储能电源等设备中。锂离子电池正极材料是锂离子电池的核心，目前研究较为成熟的锂离子电池正极材料有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及三元材料等。锂离子电池三元正极材料正在逐步发展成为动力电池的主流材料。

目前，三元正极材料主要是由小粒径一次颗粒聚集成的球型或类球型的二次颗粒，这种形貌的材料在应用时需要将其破碎，导致颗粒表面的包覆层破损，加剧了正极材料与电解液之间的作用，导致正极材料的稳定性差、循环寿命短。

发明内容

为解决现有技术以上不足之处，有必要提供一种大晶粒聚集体三元正极材料的制备方法。

另外，还有必要提供一种由所述制备方法制得的大晶粒聚集体三元正极材料及锂离子电池。

本申请提供了一种大晶粒聚集体三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将镍盐、钴盐和锰盐配制成混合溶液；

在所述混合溶液中加入沉淀剂和配合剂，调节所述混合溶液的pH为10.5～12，沉淀后得到前躯体A；

将所述前驱体A和锂盐进行球磨混合，得到前驱体B；

在空气或氧气气氛下烧结所述前驱体B，所述烧结包括以5～15℃/min的速度升温至400～800℃，恒温烧结1-6h，然后以1～10℃/min的速度升温至900～980℃，恒温烧结8-10h；冷却，得到所述大晶粒聚集体三元正极材料。

在一些实施方式中，所述锂盐中锂的摩尔数为M，所述镍盐中镍的摩尔数、所述钴盐中钴的摩尔数和所述锰盐中锰的摩尔数之和为N，M：N为1.05～1.2。

在一些实施方式中，所述前驱体A的平均粒径D50≤9μm。

在一些实施方式中，所述沉淀剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢铵和氢氧化锂中的一种或多种；

所述配合剂选自乙二胺四乙酸、氨水、柠檬酸铵、乙二胺和乙酸铵中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述锂盐选自碳酸锂、氢氧化锂和乙酸锂中的一种或多种；所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、乙酸镍和硝酸镍中的一种或多种；所述钴盐选自硫酸钴、氯化钴、乙酸钴和硝酸钴中的一种或多种；所述锰盐选自硫酸锰、氯化锰、乙酸锰和硝酸锰中的一种或多种。

在一些实施方式中，所述混合溶液在搅拌过程中加入所述沉淀剂和所述配合剂，所述搅拌的转速为100～800rpm。

本申请还提供一种所述的制备方法制得的大晶粒聚集体三元正极材料，所述大晶粒聚集体三元正极材料包括镍钴锰酸锂化合物，化学式为LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中x+y+z＝1，0.2≤x≤0.8，0.1≤y≤0.3，所述镍钴锰酸锂化合物的平均粒径D50满足：1μm≤D50≤2.5μm。