一种高压实低成本的三元正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高压实低成本的三元正极材料，包括：多晶颗粒和单晶颗粒；所述高压实低成本的三元正极材料的掺混比例、粒度与粒度分布满足下述条件，SPAN

【技术实现步骤摘要】
一种高压实低成本的三元正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于正极材料
，尤其涉及一种高压实低成本的三元正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着市场对新能源汽车续航里程需求的不断提高，提高正极材料的压实密度进而提高体积能量密度成为解决问题的有效方法。层状LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
M
y
O2高镍(Ni≥80％)三元材料具有高放电容量、循环寿命长、自放电率小等优点，已广泛应用于动力电池中。但研究表明高镍多晶材料在极片碾压的过程中，会发生破碎，从而导致电极表面反应活性增加，导致电化学性能变差，同时多晶材料压实密度相对较低，为改善该问题，可通过填充颗粒尺寸更小、强度更好的单晶材料进行解决，在提高压实密度的同时提高材料的循环稳定性。
[0003]现有技术通过采用两种粒径的镍钴锰氢氧化物前驱体，按照一定的比例进行混合后添加锂源，高温烧结合成高压实三元正极材料，虽然通过不同粒径的前驱体混合烧结以期望得到含有不同粒径颗粒的正极材料改善压实，但这会导致颗粒之间烧结不均的现象产生。目前，三元正极材料的性能仍有待于进一步的提高。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种高压实低成本的三元正极材料及其制备方法，本专利技术提供的方法获得的高压实低成本的三元正极材料具有较好的性能。
[0005]本专利技术提供了一种高压实低成本的三元正极材料，包括：
[0006]多晶颗粒和单晶颗粒；
[0007]所述高压实低成本的三元正极材料的掺混比例(X)、粒度(D
50
)与粒度分布(SPAN)满足下述条件：
[0008]SPAN
(经验值)
＝X*SPAN
(多晶)
/(X+(1
‑
X)/Y)+(1
‑
X)*SPAN
(单晶)
/(XY+1
‑
X)，
[0009]0.9*SPAN
(经验值)
≤SPAN≤1.4*SPAN
(经验值)
，
[0010]X为多晶掺混的摩尔比例，多晶颗粒的掺混比例为70～90％，Y为D
50(多晶)
/D
50(单晶)
的比值；
[0011]D
50(多晶)
为多晶颗粒的粒度；
[0012]D
50(单晶)
为单晶颗粒的粒度；
[0013]SPAN为掺混后三元正极材料的粒度分布；
[0014]SPAN
(多晶)
为多晶颗粒的粒度分布；
[0015]SPAN
(单晶)
为单晶颗粒的粒度分布。
[0016]优选的，所述多晶颗粒的成分通式为：
[0017]LiNi
x
Co
y
M
z
R1‑
x
‑
y
‑
z
O2ꢀꢀ
式II；
[0018]式II中，x为0.6～1，y为0～0.2，z为0～0.2；
[0019]M选自Mn或Al中的至少一种元素；
[0020]R选自Al、Ti、Mg、Zr、W、Mo、Ta、Nb、Y、Co、Sr、B、Ce、La中的一种或多种。
[0021]优选的，所述多晶颗粒的Dmax为28～35μm，所述多晶颗粒的Dmin为0.5～2.0μm，所述多晶颗粒的D50为8～13μm；
[0022]所述多晶颗粒的体积粒度分布满足下述条件：
[0023]SPAN((D90
‑
D10)/D50)为1.43～1.72。
[0024]优选的，所述多晶颗粒的比表面积为0.30～0.70m2/g；
[0025]所述多晶颗粒中的自由Li
+
质量含量≤0.18wt％；
[0026]所述多晶颗粒室温下、0.2C充放扣电，首放克容量为200～215mAh/g。
[0027]优选的，所述单晶颗粒的成分通式为：
[0028]LiNi
x
Co
y
M
z
R1‑
x
‑
y
‑
z
O2ꢀꢀ
式III；
[0029]式III中，x为0.6～1，y为0～0.1，z为0～0.15；
[0030]M选自Mn或Al中的至少一种元素；
[0031]R选自Al、Ti、Mg、Zr、W、Mo、Ta、Nb、Y、Co、Sr、B、Ce、La中的一种或多种。
[0032]优选的，所述单晶颗粒的Dmax为20～25μm，所述单晶颗粒的Dmin为1～1.5μm，所述单晶颗粒的D50为3.0～4.5μm；
[0033]所述单晶颗粒的体积粒度分布满足下述条件：
[0034]SPAN((D90
‑
D10)/D50)为1.20～1.54；
[0035]所述单晶颗粒在室温下、0.2C充放扣电，首放克容量为195～205mAh/g。
[0036]优选的，所述单晶颗粒的比表面积为0.60～1.20m2/g；
[0037]所述单晶颗粒中自由Li
+
质量含量≤0.16wt％；
[0038]所述单晶颗粒为不规则块体，棱角光滑；
[0039]所述单晶颗粒的直径满足下述条件：
[0040]以单晶颗粒块体中心为原点，过原点颗粒的最长直径与最短直径的比值为1～3。
[0041]优选的，所述多晶颗粒和单晶颗粒的摩尔比为(7～9)：(3～1)；
[0042]所述多晶颗粒在高压实低成本的三元正极材料中的体积分数≥85％，所述单晶颗粒在高压实低成本的三元正极材料中的体积分数≤15％。
[0043]优选的，所述高压实低成本的三元正极材料的压实密度为3.60～3.80g/cm3；
[0044]所述高压实低成本的三元正极材料在室温下、0.2C充放扣电，首放克容量为200～210mAh/g。
[0045]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的高压实低成本的三元正极材料的制备方法，包括：
[0046]将多晶颗粒和单晶颗粒混合后烧结，得到高压实低成本的三元正极材料；
[0047]所述烧结的温度为200～300℃。
[0048]本专利技术为了解决高镍多晶正极材料压实密度低的问题，提供了一种高压实低成本的三元正极材料及其制备方法，包括：多晶材料的制备；单晶材料的制备；掺混包覆正极材料的制备。本专利技术根据多晶与单晶粒度的差别，进行大小颗粒掺混，在维持高容量的同时，提高了正极材料的压实密度，提高了极片的耐压强度，减少了材料在循环过程中的破碎现象。
附图说明
[0049]图1为本专利技术实施例1制备的多晶颗粒材料的SEM图；
[0050]图2为本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压实低成本的三元正极材料，包括：多晶颗粒和单晶颗粒；所述高压实低成本的三元正极材料的掺混比例、粒度与粒度分布满足下述条件：SPAN
(经验值)
＝X*SPAN
(多晶)
/(X+(1
‑
X)/Y)+(1
‑
X)*SPAN
(单晶)
/(XY+1
‑
X)，0.9*SPAN
(经验值)
≤SPAN≤1.4*SPAN
(经验值)
，X为多晶掺混的摩尔比例，Y为D
50(多晶)
/D
50(单晶)
的比值；X为70～90％；D
50(多晶)
为多晶颗粒的粒度；D
50(单晶)
为单晶颗粒的粒度；SPAN为掺混后三元正极材料的粒度分布；SPAN
(多晶)
为多晶颗粒的粒度分布；SPAN
(单晶)
为单晶颗粒的粒度分布。2.根据权利要求1所述的高压实低成本的三元正极材料，其特征在于，所述多晶颗粒的成分通式为：LiNi
x
Co
y
M
z
R1‑
x
‑
y
‑
z
O2式II；式II中，x为0.6～1，y为0～0.2，z为0～0.2；M选自Mn或Al中的至少一种元素；R选自Al、Ti、Mg、Zr、W、Mo、Ta、Nb、Y、Co、Sr、B、Ce、La中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的高压实低成本的三元正极材料，其特征在于，所述多晶颗粒的Dmax为28～35μm，所述多晶颗粒的Dmin为0.5～2.0μm，所述多晶颗粒的D50为8～13μm；所述多晶颗粒的体积粒度分布满足下述条件：SPAN((D90
‑
D10)/D50)为1.43～1.72。4.根据权利要求1所述的高压实低成本的三元正极材料，其特征在于，所述多晶颗粒的比表面积为0.30～0.70m2/g；所述多晶颗粒中的自由Li
+
质量含量≤0.18wt％；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇，冯道言，严旭丰，刘瑞，李琮熙，刘相烈，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：