[发明专利]具有单晶形貌的高镍层状正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有单晶形貌的高镍层状正极材料的制备方法，包括如下步骤：S1、将所述前驱体置于管式炉中，在惰性气氛下控制温度在900～1000℃下热处理1～3h，得到中间产物；S2、将锂盐与所述中间产物按照摩尔比1.01～1.10:1的比例进行配锂后置于管式炉中，在氧气氛围中控制温度在750～950℃下热处理12～18h。其优点是：1)本发明的前驱体合成方法可以有效减小前驱体制备难度，缩短前驱体制备时间，且后续更容易生成单晶形貌。2)与一步煅烧相比，本发明的方法可以有效降低后续高镍层状正极材料的形成温度，降低能耗，减少高温带来的锂损耗，节约实际工业生产的成本，同时更易形成单晶形貌且控制容量。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池生产技术，尤其是一种锂离子电池正极材料的制备方法。

背景技术

一个世纪以来，伴随着社会和经济的快速发展，全世界对于能源的需求量不断增长，因此传统化石能源的使用量也不断增加。大量化石能源的使用也带来了一系列的环境问题，如：空气污染、温室效应、水污染等等。这些原因促使全社会迫切开发寻找高效绿色的新能源以及能源利用方案。随着电动汽车、混合动力汽车以及便携设备的快速发展和商用，锂离子电池作为目前最有潜能的二次电池，被予以厚望，需求量大规模增加的同时，也对其性能有了更高的要求。安全、低成本、高能量密度和长使用寿命是目前研究的重点，包括中国、美国、日本、欧洲各国等均在积极推动锂离子电池相关技术的研究和发展。

新能源汽车产业发展规划(2021～2035年)中明确提出要“实施电池技术突破行动。开展正负极材料、电解液、隔膜、膜电极等关键核心技术研究，加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关，加快固态动力电池技术研发及产业化。”作为目前最有发展潜力的已经商用的高镍层状正极材料主要是多晶形貌的，虽然通过提高镍含量可以进一步提升电池容量，但是也引入了安全隐患，其高压稳定性和高温稳定性都会下降。并且由于多晶的应力应变各向异性，导致材料循环过程中产生微裂缝，进一步劣化可能导致结构破碎，因而循环稳定性较差。目前主流的改性方式主要是对多晶高镍层状正极材料进行元素掺杂或包覆处理，虽然一定程度上可以改善某一方面的性能，但是很难同时有效实现高容量、高安全性、长寿命的要求。单晶形貌的高镍层状正极材料可以有效避免循环过程中的结构破碎，提高材料的循环稳定性，同时还具有耐高温高压的特性，有利于适应恶劣工况，满足安全性的需求。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种具有单晶形貌的高镍层状正极材料及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是：具有单晶形貌的高镍层状正极材料的制备方法，包括在配锂煅烧前，在惰性气氛下对前驱体进行预烧的步骤。

本发明先通过高温惰性气氛下预烧，预先形成一定具有单晶形貌的中间体，再配锂煅烧，获得具有单晶形貌的高镍层状正极材料。与一步煅烧相比，本发明的方法可以有效降低后续高镍层状正极材料的形成温度，降低能耗，减少高温带来的锂损耗，节约实际工业生产的成本；同时更易形成单晶形貌且控制容量。

本发明的前驱体既可以使用传统共沉淀法生产的氢氧化物前驱体，更佳的，最好是使用本发明缓释沉淀法生产的碳酸盐前驱体，具体可以按照如下步骤进行制备：

A、将碳酸氢钠和去离子水搅拌混合均匀，得到碱溶液；

B、将镍的可溶性无机盐、钴和/或锰的可溶性无机盐用去离子水配制成混合盐溶液；

C、将所述碱溶液缓慢滴加入所述混合盐溶液中，搅拌30～60min之后静置24～48h，得到静置后物料；

D、对所述静置后物料进行固液分离，得到固体过滤材料；

E、所述固体过滤材料经干燥，即得。