一种无钴单晶正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种无钴单晶正极材料及其制备方法和应用。该无钴单晶正极材料的制备方法，包括：将Ni‑Mn基前驱体、锂源和掺杂剂M充分混合，随后经退火、冷却和粉碎过筛，得到掺杂型Ni‑Mn基核层材料；将Ni‑Al基前驱体、锂源和掺杂剂N充分混合，随后经退火、冷却和砂磨处理至纳米级，得到掺杂型Ni‑Al基壳层材料；将掺杂型Ni‑Mn基核层材料与掺杂型Ni‑Al基壳层材料充分混合，随后经煅烧、冷却和过筛，得到掺杂型核壳结构无钴单晶正极材料。本发明专利技术通过以Ni‑Mn基材料为核层、Ni‑Al基材料为壳层制备无钴单晶层状正极材料，该核壳结构以及元素掺杂的协同机制，显著提高了该材料在高压下的循环稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种无钴单晶正极材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种无钴单晶正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
锂电池用镍钴铝或镍钴锰三元正极材料由于能量密度高，循环性能好，受到锂电领域的广泛认可。目前常用的多晶三元材料中，由于其中含有的钴元素价格昂贵且具有污染性，一定程度上制约着该材料的广泛使用。此外，多晶三元材料均由多个一次颗粒团聚而成，在充放电过程中，晶格常数各向异性变化产生的应力导致材料结构的塌陷及进一步的表界面副反应，极大的加剧了电池循环性能的衰减。锰元素在镍基层状材料中可以很好的达到互溶，而不引起尖晶相的生成，故现有无钴化单晶材料多为Ni-Mn基材料。该Ni-Mn基无钴单晶正极材料，一方面摒弃了钴元素的使用，降低了成本及带来的污染性。另一方面，单晶材料本身为一些粒径较大的一次颗粒，具有较高的结晶度及较大的压实密度，避免了晶格常数各向异性变化产生的应力导致的结构塌陷及加速的表界面副反应。然而，Mn元素易于溶解于电解液的特性，降低该材料的热稳定性及循环稳定性，特别是高压下的热稳定性及循环稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：/n将Ni-Mn基前驱体、锂源和掺杂剂M充分混合，随后经退火、冷却和粉碎过筛，得到掺杂型Ni-Mn基核层材料；/n将Ni-Al基前驱体、锂源和掺杂剂N充分混合，随后经退火、冷却和砂磨处理至纳米级，得到掺杂型Ni-Al基壳层材料；/n将所述掺杂型Ni-Mn基核层材料与所述掺杂型Ni-Al基壳层材料充分混合，随后经煅烧、冷却和过筛，得到掺杂型核壳结构无钴单晶正极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种无钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
将Ni-Mn基前驱体、锂源和掺杂剂M充分混合，随后经退火、冷却和粉碎过筛，得到掺杂型Ni-Mn基核层材料；
将Ni-Al基前驱体、锂源和掺杂剂N充分混合，随后经退火、冷却和砂磨处理至纳米级，得到掺杂型Ni-Al基壳层材料；
将所述掺杂型Ni-Mn基核层材料与所述掺杂型Ni-Al基壳层材料充分混合，随后经煅烧、冷却和过筛，得到掺杂型核壳结构无钴单晶正极材料。


2.根据权利要求1所述无钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，
所述Ni-Mn基前驱体为NixMn1-x(OH)2，其中，0.65≤x≤0.85；
所述Ni-Al基前驱体为NiyAl1-y(OH)2，其中，0.65≤y≤0.85；
所述锂源为氢氧化锂。


3.根据权利要求1所述无钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂M和掺杂剂N分别为Ti、W、Zr、Ta、Nb、Sr对应的氧化物、氢氧化物中的一种或几种。


4.根据权利要求3所述无钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述Ni-Mn基前驱体与锂源的摩尔比为1：(1.01～1.08)，所述Ni-Mn基前驱体与掺杂剂M的摩尔比为1：(0.001～0.01)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，侯奥林，徐世国，张翔，陈玉君，张明龙，赵德，顾仁宝，刘钊，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，格林美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32