单晶正极材料及其制备方法和其在锂离子电池中的应用技术

本发明专利技术公开了一种单晶正极材料及其制备方法和应用。所述正极材料包括镍锰酸锂，其中，所述单晶正极材料的XRD图谱中，晶面(111)、晶面(311)和晶面(400)的衍射峰强度I(111)、I(311)和I(400)之间满足以下关系：I(111)/[I(311)+I(400)]≤1.0。通过使用特定的熔盐固相反应制备正极材料，使得所述正极材料具有多面体单晶形貌，单晶颗粒暴露的(111)晶面少，进一步还有粒度大，振实密度高，与电解液副反应少等特点。采用所述正极材料的放电容量得到提高，可用于高体积能量密度的锂电池中。可用于高体积能量密度的锂电池中。可用于高体积能量密度的锂电池中。

【技术实现步骤摘要】
单晶正极材料及其制备方法和其在锂离子电池中的应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，公开了一种单晶正极材料及其制备方法，以及单晶正极材料在锂离子电池中的应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池已经广泛应用于移动电子、电动汽车和电化学储能装置。当前锂离子电池所采用的正极材料通常含有钴元素，例如钴酸锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等。然而，金属钴在地球上矿藏资源有限，并且分布不均，导致金属钴的价格显著高于镍、锰，含钴正极材料的大规模应用会受限于材料成本问题。从规模化应用和成本的角度出发进行考虑，当前应当重点开发性能优异的无钴正极材料。
[0003]目前研究较多的正极材料主要有层状结构的三元正极材料和富锂锰基材料，尖晶石结构的锰酸锂、镍锰酸锂，以及橄榄石结构的磷酸铁锂等。其中，镍锰酸锂正极材料由于其较高的能量密度、出色的功率性能和较低的材料成本而受到广泛的关注。然而，镍锰酸锂正极材料面临纯相材料制备困难，材料放电容量低、振实密度偏低、材料-电解液界面稳定性差等突出问题，因而限制了其在商品电池中的广泛应用。
[0004]针对纯相材料制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶正极材料，所述正极材料包括镍锰酸锂，其中，所述单晶正极材料的XRD图谱中，晶面(111)、晶面(311)和晶面(400)的衍射峰强度I(111)、I(311)和I(400)之间满足以下关系：I(111)/[I(311)+I(400)]≤1.0，优选地I(111)/[I(311)+I(400)]≤0.80。2.按照权利要求1所述的正极材料，其特征在于：所述正极材料的化学式为Li
x
Ni
0.5+y
Mn
1.5+z
M
p
O
4+q
，M选自Fe、Cr、Cu、Ti、Mg、W、Mo、Nb、Ca、Zn、Sn、Zr、Ga和Al中的至少一种；其中，0.95≤x≤1.05，-0.05≤y≤0.05，-0.05≤z≤0.05，0≤p≤0.05，-0.05≤q≤0.05。3.按照权利要求1或2所述的正极材料，其特征在于：所述正极材料颗粒的中值粒径D50不低于10μm，优选地，D50满足：10μm≤D50≤25μm。4.按照权利要求1-3任一所述的正极材料，其特征在于：所述正极材料颗粒的振实密度ρ不低于2.4g/cm3，优选地，ρ满足：2.4g/cm3≤ρ≤4.0g/cm3。5.一种单晶正极材料的制备方法，该方法包括：(1)将含金属Ni的化合物、含金属Mn的化合物、含金属Li的化合物、选择性加入含金属M的化合物混合均匀；(2)向步骤(1)得到的混合物中加入熔盐混合均匀；(3)将步骤(2)得到的混合物进行第一焙烧；(4)将步骤(3)得到的产物进行洗涤，干燥；(5)将步骤(4)得到的产物进行第二焙烧，得到所述的正极材料。6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张同宝，汪碧微，朱烨，高焕新，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：