一种高镍正极材料及其制备方法与电池技术

本发明专利技术公开了一种高镍正极材料及其制备方法与电池，属于电池技术领域。该制备方法包括：将锂源、前驱体及添加剂混合后的混合料进行预烧结，得到预烧料；混合预烧料与一次颗粒生长抑制剂溶液，在搅拌及加热条件下使一次颗粒生长抑制剂溶液中的溶质包覆于预烧料的表面，形成包覆料；将包覆料依次进行一次烧结、水洗、压滤、干燥、二次包覆及二次烧结；添加剂的作用元素包括锆、铝、锶、钨、镁、钛、铌和硼中的至少一种；一次颗粒生长抑制剂溶液中的溶质元素包括铝、锶和钨中的至少一种。该方法能够使得高镍正极材料具有较佳循环性能的同时还具有较高的机械强度，避免材料在充放电过程中开裂影响使用寿命。裂影响使用寿命。裂影响使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高镍正极材料及其制备方法与电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种高镍正极材料及其制备方法与电池。

技术介绍

[0002]随着双碳政策的推动，新能源行业迎来巨大的发展机遇。然而新能源行业特别是新能源电动工具行业，在面对机遇的同时，也面临巨大的挑战。目前对新能源汽车性能的要求不断提高，特别是使用寿命、续航里程、安全性能的要求越来越高。近年来，科研工作者们在材料的晶格掺杂、表面改性等方面做了大量的工作，取得了重大的突破。
[0003]现有技术中，通常通过晶格的掺杂以及表面改性使得材料的性能有了显著改善，但相应材料的机械强度较低，使材料的生产加工难度增加，电池的安全性能低，材料在制备为电池以后，由于机械强度低容易导致材料在充放电的过程中裂开。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种高镍正极材料的制备方法，其能够使得高镍正极材料具有较佳循环性能的同时还具有较高的机械强度，避免材料在充放电过程中开裂影响使用寿命。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的高镍正极材料。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种制备材料包括上述高镍正极材料的电池。
[0008]本申请可这样实现：第一方面，本申请提供一种高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：将锂源、前驱体以及添加剂混合后的混合料进行预烧结，得到预烧料；混合预烧料与一次颗粒生长抑制剂溶液，在搅拌及加热的条件下使一次颗粒生长抑制剂溶液中的溶质包覆于预烧料的表面，形成包覆料；将包覆料依次进行一次烧结、水洗、压滤、干燥、二次包覆以及二次烧结；其中，前驱体的分子式为Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y (OH)2，x=0.8
‑
0.9，y=0.05
‑
0.15；添加剂的作用元素包括锆、铝、锶、钨、镁、钛、铌和硼中的至少一种；一次颗粒生长抑制剂溶液中的溶质元素包括铝、锶和钨中的至少一种。
[0009]在可选的实施方式中，锂源包括氢氧化锂或碳酸锂；锂源与前驱体的金属元素的摩尔比为1.03
‑
1.06:1；和/或，以前驱体的质量计，添加剂的用量为2500
‑
3500ppm。
[0010]在可选的实施方式中，预烧结是于500
‑
600℃的条件下进行3
‑
5h。
[0011]在可选的实施方式中，一次颗粒生长抑制剂溶液中溶剂与预烧料的重量比为1
‑
1.5:1；和/或，以前驱体的质量计，一次颗粒生长抑制剂溶液中溶质的用量为500
‑
1000ppm。
[0012]在可选的实施方式中，一次颗粒生长抑制剂溶液中所用的溶剂为乙醇。
[0013]在可选的实施方式中，形成包覆料的过程中，加热温度为60
‑
75℃，搅拌转速为40
‑
80rpm。
[0014]在可选的实施方式中，一次烧结是于780
‑
830℃的条件下进行10
‑
15h。
[0015]在可选的实施方式中，二次包覆所用的包覆原料包括硼、钛、镁和钴中的至少一种。
[0016]在可选的实施方式中，以前驱体的质量计，二次包覆所用的包覆元素的用量为1500
‑
2500ppm。
[0017]在可选的实施方式中，二次烧结是于240
‑
600℃的条件下进行6
‑
10h。
[0018]第二方面，本申请提供一种高镍正极材料，经前述实施方式任一项的制备方法制备而得。
[0019]第三方面，本申请提供一种电池，电池的制备材料包括前述实施方式任一项的高镍正极材料。
[0020]本申请的有益效果包括：本申请通过添加一次颗粒生长抑制剂，能够在提升一次烧结温度的情况下，有效避免物料的一次颗粒出现明显过烧，在提升材料循环性能的同时也有效提升了材料的机械强度，避免了充放电过程中开裂的问题。该方法能够使得高镍正极材料具有较佳循环性能的同时还具有较高的机械强度，避免材料在充放电过程中开裂影响使用寿命。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0022]图1为本申请试验例1中实施例1的一烧料在经过水洗、压滤测试实验后的外观情况；图2为本申请试验例1中对比例1的一烧料在经过水洗、压滤测试实验后的外观情况；图3为本申请试验例1中实施例1和对比例1的压滤料粒径分布图；图4为本申请试验例1中实施例1的成品剖面图；图5为本申请试验例1中对比例1的成品剖面图；图6为本申请试验例1中实施例1的电池极片的剖面图；图7为本申请试验例1中对比例1的电池极片的剖面图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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，均为可以通过市售购买获得的常规产
品。
[0024]下面对本申请提供的高镍正极材料及其制备方法与电池进行具体说明。
[0025]本申请提出一种高镍正极材料的制备方法，包括以下步骤：将锂源、前驱体以及添加剂混合后的混合料进行预烧结，得到预烧料；混合预烧料与一次颗粒生长抑制剂溶液，在搅拌及加热的条件下使一次颗粒生长抑制剂溶液中的溶质包覆于预烧料的表面，形成包覆料；将包覆料依次进行一次烧结、水洗、压滤、干燥、二次包覆以及二次烧结。
[0026]本申请中，前驱体的分子式为Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2，x=0.8
‑
0.9，y=0.05
‑
0.15。
[0027]锂源包括氢氧化锂或碳酸锂。
[0028]锂源与前驱体的金属元素的摩尔比可以为1.03
‑
1.06:1，如1.03:1、1.04:1、1.05:1或1.06:1等，也可以为1.03
‑
1.06:1范围内的其它任意值。
[0029]添加剂的作用元素包括锆、铝、锶、钨、镁、钛、铌和硼中的至少一种。
[0030]在具体操作时，可仅使用锆、铝、锶、钨、镁、钛、铌和硼中的任意一种元素作为作用元素，也可以使用其中的两种、三种或三种以上的元素共同作为作用元素。
[0031]以前驱体的质量计，添加剂的用量可以为2500
‑
3500ppm，如25本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锂源、前驱体以及添加剂混合后的混合料进行预烧结，得到预烧料；混合所述预烧料与一次颗粒生长抑制剂溶液，在搅拌及加热的条件下使所述一次颗粒生长抑制剂溶液中的溶质包覆于所述预烧料的表面，形成包覆料；将所述包覆料依次进行一次烧结、水洗、压滤、干燥、二次包覆以及二次烧结；其中，所述前驱体的分子式为Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2，x=0.8
‑
0.9，y=0.05
‑
0.15；所述添加剂的作用元素包括锆、铝、锶、钨、镁、钛、铌和硼中的至少一种；所述一次颗粒生长抑制剂溶液中的溶质元素包括铝、锶和钨中的至少一种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括氢氧化锂或碳酸锂；所述锂源与所述前驱体的金属元素的摩尔比为1.03
‑
1.06:1；和/或，以所述前驱体的质量计，所述添加剂的用量为2500
‑
3500ppm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，预烧结是于500
‑
600℃的条件下进行3
‑
5h。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：侯世林，张萍，李成，周宇环，张彬，范未峰，
申请(专利权)人：宜宾锂宝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：