类单晶材料的制备方法及类单晶材料、复合正极材料及其制备方法和应用技术

发明专利技术涉及电池技术领域，具体涉及一种类单晶材料的制备方法及类单晶材料、复合正极材料及其制备方法和应用。类单晶材料的制备方法，包括：将类单晶材料基材依次进行气流粉碎和粉体压力破碎；类单晶材料基材包括镍钴锰酸锂类单晶材料和/或无钴类单晶材料；气流粉碎后的物料的一次粒径D2和所述粉体压力破碎后的物料的平均粒径D1的比值为0.95～1；粉体压力破碎后的物料的粒径x≤0.8μm的数量比例为V1，0.8μm<y<3.8μm的数量比例为V2，z≥3.8μm的数量比例为V3，其中，V1＝(0.95～1.05)

【技术实现步骤摘要】
类单晶材料的制备方法及类单晶材料、复合正极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种类单晶材料的制备方法及类单晶材料、复合正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，锂离子电池已经广泛应用于各种便携式电子产品、电动工具、电动汽车和储能系统。在全球能源与环境问题越来越严峻的情况下，锂离子电池由手机、笔记本电脑、数码相机及便携式小型电器、逐步走向电动汽车动力领域，尤其是随着市场对能量密度的要求越来越高，因此，继续通过材料容量提升电池的能量密度。
[0003]研究发现，上限电压的提高可以在降低成本的同时大幅提高能量密度，但提高上限电压对材料的结构稳定性和界面稳定性要求更高，单晶材料更高的结构稳定性和界面稳定性成为行业新宠，但单晶材料因锂离子扩散路径长，对快充能力影响显著，因此，提出一种介于多晶和单晶之间的类单晶材料，但现有的材料在后续的包覆中无法达到界面的完全有效包覆，该缺陷在极片制作过程中表现出来后造成电池产气严重，无法使用。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种类单晶材料的制备方法，以解决现有技术中的类单晶材料在后续的包覆中无法达到界面的完全有效包覆，造成电池产气严重，无法使用的技术问题。本专利技术的方法具有简单方便，成本低廉，适合工业化大规模生产等优点，可以在不大幅增加加工成本的前提下对电池的高温性能可以起到明显的改善作用。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种所述的类单晶材料的制备方法制备得到的类单晶材料。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种复合正极材料的制备方法。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提供一种复合正极材料的制备方法制备得到的复合正极材料。
[0009]本专利技术的另一个目的在于提供一种正极片，包括所述的复合正极材料。
[0010]本专利技术的另一个目的在于提供一种锂离子电池，包括所述的正极片。
[0011]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0012]一种类单晶材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将类单晶材料基材依次进行气流粉碎和粉体压力破碎；
[0014]所述类单晶材料基材包括镍钴锰酸锂类单晶材料和/或无钴类单晶材料；
[0015]所述气流粉碎后的物料的一次粒径为D2，所述粉体压力破碎后的物料的平均粒径为D1，D2和D1的比值为0.95～1；
[0016]所述粉体压力破碎后的物料的粒径包括x、y和z，其中，x≤0.8μm，0.8μm<y<3.8μm，
z≥3.8μm；x的数量比例为V1，y的数量比例为V2，z的数量比例为V3，V1、V2和V3之间关系为：V1＝(0.95～1.05)
·
V3，V2＝(V1+V3)
·
4。
[0017]优选地，所述粉体压力破碎采用的设备包括粉体压实设备；
[0018]优选地，所述粉体压力破碎的压力为700～10000Mpa，时间为50～70s。
[0019]优选地，所述粉体压力破碎的压力为1500～5000Mpa，时间为55～65s。
[0020]优选地，所述镍钴锰酸锂类单晶材料的化学通式包括：Li
x
Ni
a
Co
b
Mn
c
AO2，其中，0.95≤x≤1.05，0.5≤a≤0.95，0.03≤b≤0.15，0.03≤c≤0.4，a+b+c＝1.0，A包括Zr、Al、Ti、W和Ba中的至少一种；
[0021]和/或所述无钴类单晶材料的化学通式包括：Li
x
Ni
a
Mn
b
DO2，其中，0.95≤x≤1.05，0.4≤a≤0.95，0.03≤b≤0.6，a+b＝1.0，D包括Zr、Al、Ti、W和Ba中的至少一种。
[0022]优选地，所述类单晶材料基材的制备方法，包括以下步骤：
[0023]将类单晶材料基材的前驱体、锂盐和掺杂剂的混合物进行第一烧结；
[0024]优选地，所述类单晶材料基材的前驱体包括镍钴锰酸锂材料的前驱体或者无钴材料的前驱体；
[0025]优选地，所述掺杂剂包括Zr、Al、Ti、W和Ba中的至少一种；
[0026]优选地，所述类单晶材料基材的前驱体和所述锂盐的摩尔比为1.0：(1.0～1.1)，所述类单晶材料和所述掺杂剂的质量比为1000：(1～5)；
[0027]优选地，所述第一烧结的温度为950～1000℃，所述第一烧结的时间为13～14h。
[0028]所述的类单晶材料的制备方法制备得到的类单晶材料。
[0029]一种复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030]按照所述的类单晶材料的制备方法制备类单晶材料；将所述类单晶材料和包覆剂的混合物进行第二烧结；
[0031]所述包覆剂包括Zr、Al、Ti、W和Ba中的至少一种。
[0032]优选地，所述类单晶材料和包覆剂的质量比为1000：(1～5)；
[0033]优选地，所述第二烧结的温度为600～700℃，所述第二烧结的时间为11～12h。
[0034]所述的复合正极材料的制备方法制备得到的复合正极材料。
[0035]一种正极片，包括所述的复合正极材料。
[0036]锂离子电池，包括所述的正极片。
[0037]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0038](1)本专利技术在气流粉碎后增加粉体压力破碎，通过粉体压力破碎，将类单晶完全破碎为一次颗粒后再进行包覆，从而可以确保所有一次颗粒均被有效包覆；本专利技术的方法具有简单方便，成本低廉，适合工业化大规模生产等优点，可以在不大幅增加加工成本的前提下明显改善类单晶材料的包覆效果。
[0039](2)本专利技术得到的复合正极材料对电池的高温性能可以起到明显的改善作用，大幅降低产气。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1为粉体压实前后的粒径体积分布图；
[0042]图2为对比例1的类单晶材料的SEM图片；
[0043]图3为实施例1的类单晶材料的SEM图片。
具体实施方式
[0044]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类单晶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将类单晶材料基材依次进行气流粉碎和粉体压力破碎；所述类单晶材料基材包括镍钴锰酸锂类单晶材料和/或无钴类单晶材料；所述气流粉碎后的物料的一次粒径为D2，所述粉体压力破碎后的物料的平均粒径为D1，D2和D1的比值为0.95～1；所述粉体压力破碎后的物料的粒径包括x、y和z，其中，x≤0.8μm，0.8μm<y<3.8μm，z≥3.8μm；x的数量比例为V1，y的数量比例为V2，z的数量比例为V3，V1、V2和V3之间的关系为：V1＝(0.95～1.05)
·
V3，V2＝(V1+V3)
·
4。2.根据权利要求1所述的类单晶材料的制备方法，其特征在于，所述粉体压力破碎采用的设备包括粉体压实设备；优选地，所述粉体压力破碎的压力为700～10000Mpa，时间为50～70s；优选地，所述粉体压力破碎的压力为1500～5000Mpa，时间为55～65s。3.根据权利要求1所述的类单晶材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰酸锂类单晶材料的化学通式包括：Li
x
Ni
a
Co
b
Mn
c
AO2，其中，0.95≤x≤1.05，0.5≤a≤0.95，0.03≤b≤0.15，0.03≤c≤0.4，a+b+c＝1.0，A包括Zr、Al、Ti、W和Ba中的至少一种；和/或所述无钴类单晶材料的化学通式包括：Li
x
Ni
a
M...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄帅宾，姚洋洋，刘浩，刘静，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：