[发明专利]一种单晶高镍锂电正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种单晶高镍锂电正极材料及其制备方法，该制备方法包括：(1)将氧化镍、四氧化三钴、二氧化锰和碳酸锂进行球磨处理，得到混合粉体；其中，所述混合粉体中镍、钴、锰的元素摩尔比为8:1:1；(2)将所述混合粉体进行烧结处理，得到所述单晶高镍锂电正极材料。本发明提供的单晶高镍锂电正极材料制备方法工序简单，成本低，能够有效合成单晶高镍锂电正极材料，且压实密度高。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，特别涉及一种单晶高镍锂电正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、工作寿命长、工作电压高、工作温度范围宽、无记忆效应、绿色环保等优势而广泛应用于3C产品、交通运输、航宇以及军事领域。其中，新一代锂离子电池正极材料，高镍三元正极材料具有高比容量、循环性能稳定而被广泛应用于电动汽车领域。

NCM811正极材料，因其比容量高、且成本较低，被认为是最有应用前景的正极材料之一。现有工艺中NCM811材料多采用多晶二次球颗粒正极材料，该方法将镍、钴、锰三种元素均匀混合，充分发挥材料性能优势，然而多晶二次球颗粒正极材料由于压实后一次颗粒间产生缝隙，存在压实密度低的缺点，导致材料体积能量密度较低；并且在充放电过程中易出现裂纹，导致容量加速衰减，稳定性差。随着对锂离子电池容量的更高要求，需要进一步提高锂离子电池能量密度。

单晶材料能够有效提高正极材料的压实密度从而提高电池能量密度，并避免充放电过程中裂纹的出现，扩大锂离子电池的应用范围。然而，单晶高镍体系的制备工艺尚不成熟，现有制备工艺主要有三种：前驱体混锂高温煅烧、前驱体混锂多步煅烧、熔盐合成。其中，前驱体混锂后高温煅烧需要较高的煅烧温度(例如950℃)，因此制备过程中锂挥发较多，导致制备成本增加，且高温下颗粒团聚严重；前驱体混锂多步煅烧虽然可稍降低合成温度(例如850℃)，但其工序复杂，参数变量多，操作难度较大；熔盐合成的成本较高；此外，这些制备工艺均需借助于共沉淀法制备的前驱体，而共沉淀法制备前驱体会产生工业废水，处理成本高，不仅进一步增加了制备工序，且前驱体对最终制备的正极材料的性能影响大。因此，急需一种工序简单、成本低的单晶高镍锂电正极材料的制备方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种单晶高镍锂电正极材料及其制备方法，该制备方法工序简单，成本低，能够有效合成单晶高镍锂电正极材料。

第一方面，本发明提供了一种单晶高镍锂电正极材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将镍源、钴源、锰源和碳酸锂进行球磨处理，得到混合粉体；其中，所述混合粉体中镍、钴、锰的元素摩尔比为8:1:1；

(2)将所述混合粉体进行烧结处理，得到所述单晶高镍锂电正极材料。

优选地，在步骤(1)中，所述镍源优选为氧化镍；

所述钴源优选为四氧化三钴；

所述锰源优选为二氧化锰。

优选地，在步骤(1)中，所述混合粉体中锂、镍、钴、锰的元素摩尔比为(10.5～11.4):8:1:1。

优选地，在步骤(1)中，所述氧化镍、所述四氧化三钴、所述二氧化锰和所述碳酸锂的纯度均大于99％。

优选地，在步骤(1)中，所述球磨处理采用的球料比为(4～6):1；

所述球磨处理的转速为300～400rpm，球磨时间为4～6h。

优选地，在步骤(1)中，所述球磨处理中还包括过程控制剂，所述过程控制剂的用量为所述氧化镍、四氧化三钴、二氧化锰和碳酸锂的质量之和的100～250％。

优选地，所述过程控制剂包括乙醇。

优选地，所述混合粉体的粒径为1-5μm。