一种高镍正极材料及其制备方法和在锂离子电池中的应用技术

本发明专利技术提供一种高镍正极材料及其制备方法和在锂离子电池中的应用。该高镍正极材料包括大尺寸高镍正极材料和小尺寸高镍正极材料；所述大尺寸高镍正极材料占所述高镍正极材料总质量的50％～90％。本发明专利技术通过控制高镍氢氧化物前驱体的颗粒尺寸及粒度分布，获得两种颗粒尺寸不同的高镍正极材料，然后按照一定比例混合得到最终的材料，混合后的材料具有更高的压实密度，能够提高电池的体积能量密度从而降低电池的成本。此外，所选用的小尺寸的高镍氢氧化物前驱体不含Co元素，且制备过程中不需要经过水洗，成本非常低。

【技术实现步骤摘要】
一种高镍正极材料及其制备方法和在锂离子电池中的应用
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种高镍正极材料及其制备方法和在锂离子电池中的应用。
技术介绍
因具有较高的工作电压、能量密度、长寿命和对环境友好等特点，锂离子电池已经成为新一代电动汽车、电动工具及电子产品的动力电源，目前已经广泛应用于能源、交通、通讯等不同的领域之中。近些年，对新能源汽车动力电池单体能量密度提出了新的要求，要求新能源汽车动力电池单体能量密度应达到300Wh/kg以上，力争实现350Wh/kg，系统比能量力争达到260Wh/kg。然而，根据目前的技术水平，常用的磷酸铁锂以及低镍(Nimol％＜70)三元材料无法满足达到指标要求，而高镍(Nimol％＞80)三元材料由于比容量高，是实现高能量密度最理想的正极材料。此外，由于国家对锂离子电池的补贴逐年降低，降低电池的生产成本势在必行。目前，正极材料约占电池总成本的三分之一，因此降低正极材料的成本对降低电池的成本非常重要。对于高镍三元正极材料，由于其制备工艺复杂，成本相对较高。此外，由于钴价居高不下，常规高镍三元材料的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高镍正极材料，其包括大尺寸高镍正极材料和小尺寸高镍正极材料；/n所述大尺寸高镍正极材料占所述高镍正极材料总质量的50％～90％；/n其中，所述大尺寸高镍正极材料的中值粒径为10～15μm；所述小尺寸高镍正极材料的中值粒径4～6μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种高镍正极材料，其包括大尺寸高镍正极材料和小尺寸高镍正极材料；
所述大尺寸高镍正极材料占所述高镍正极材料总质量的50％～90％；
其中，所述大尺寸高镍正极材料的中值粒径为10～15μm；所述小尺寸高镍正极材料的中值粒径4～6μm。


2.根据权利要求1所述的高镍正极材料，其中，所述大尺寸高镍正极材料的组成为LiNix1Coy1Mnz1M1(1-x1-y1-z1)O2，其中，M1选自Al、Zr、Ti、Mg中的一种或多种的组合；0.80≤x1＜1，0＜y1≤0.10，0＜z1≤0.15，x1+y1+z1＜1；
所述小尺寸高镍正极材料的组成为LiNix2M2y2Mn(1-x2-y2)O2，其中，M2选自Al、Zr、Ti、Mg中的一种或多种的组合；0.80≤x2＜1，0＜y2≤0.10，x2+y2＜1。


3.权利要求1或2所述高镍正极材料的制备方法，其包括以下步骤：
含钴元素的大尺寸高镍氢氧化物前驱体与氢氧化锂混合烧结获得第一烧结料；第一烧结料进行机械粉碎、过筛，控制烧结料颗粒粒径与含钴元素的大尺寸高镍氢氧化物前驱体一致，水洗干燥后进行纳米氧化物干法包覆，然后进行二次烧结后得到大尺寸高镍正极材料；
不含钴元素的小尺寸高镍氢氧化物前驱体与氢氧化锂混合烧结获得第二烧结料；第二烧结料分别进行机械粉碎和气流粉碎，过筛，控制烧结料颗粒粒径与不含钴元素的小尺寸高镍氢氧化物前驱体粒径一致，然后进行纳米氧化物干法包覆，最后进行二次烧结得到小尺寸高镍正极材料；
将大尺寸高镍正极材料与小尺寸高镍正极材料混合后制备获得高镍正极材料；
所述大尺寸高镍正极材料占所述高镍正极材料总质量的50％～90％。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述含钴元素的大尺寸高镍氢氧化物前驱体的中值粒径D50为10～15μm，且(D90-D10)/D50＜0.9；
所述不含钴元素的小尺寸高镍氢氧化物前驱体的中值粒径D50为3～5μm，且(D90-D10)/D50＜1.3。


5.根据权利要求3所述的制备方法，其中，所述含钴元素的大尺寸高镍氢氧化物前驱体的组成为Nix1Coy1Mnz1M1(1-x1-y1-z1)(OH)2...

【专利技术属性】
技术研发人员：高玉仙，丁楚雄，李道聪，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34