一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域。本发明专利技术提供的制备方法首先将镍钴锰三元前驱体NixCoyMn1

【技术实现步骤摘要】
一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着能源需求的不断增加，锂离子电池已成为电动车、智能手机、笔记本电脑等的主要电源，同时也在储能领域得到广泛应用。作为锂离子电池的核心组件，正极材料的性能直接影响到电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。为了提高三元（镍钴锰）正极材料的容量，镍元素的比例增加到90%以上，成为超高镍三元正极材料。三元正极材料中含有的少量二价镍占据锂位形成“锂镍混排”，对材料容量带来不利影响，而随着镍元素比例的提高，“锂镍混排”的程度也会增加，尤其是在镍含量大于90%的超高镍三元正极材料中，“锂镍混排”的影响非常显著。
[0003]因此，需要开发一种超高镍三元单晶正极材料，抑制“锂镍混排”的不利影响以提高其容量性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法，能够抑制“锂镍混排”的不利影响以提高其容量性能。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种超高镍三元单晶正极材料的制备方法，包括：将镍钴锰三元前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2加入预氧化溶液中，充分反应后进行后处理，获得预氧化前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑<br/>y
(OH)3，0.9≤x＜1，0＜y≤0.1，其中所述预氧化溶液的氧化性高于三价镍，且PH大于或等于7；对所述预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理，得到三元单晶半成品；将所述三元单晶半成品与包覆料混合后进行第二烧结处理，得到超高镍三元单晶正极材料。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种由上述技术方案所述的制备方法制得的超高镍三元单晶正极材料。
[0007]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的制备方法首先将镍钴锰三元前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2加入预氧化溶液中，充分反应后进行后处理，获得预氧化前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)3，然后对预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理，得到三元单晶半成品；再将三元单晶半成品与包覆料混合后进行第二烧结处理，得到超高镍三元单晶正极材料。本专利技术利用预氧化溶液将镍钴锰三元前驱体中的二价镍氧化至更高价态，使得在后续与锂源固相反应之前就已经基本是三价状态，可以减少二价镍的产生，从而抑制“锂镍混排”的不利影响，提高正极材料的容量性能。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本专利技术实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。其中：图1是本专利技术超高镍三元单晶正极材料的制备方法一实施方式的流程示意图；图2为图1中步骤S12一实施方式的流程示意图；图3是对比例和实施例1
‑
3对应的扣电首周充放电曲线对比图。
具体实施方式
[0009]下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0010]请参阅图1，图1为本专利技术超高镍三元单晶正极材料的制备方法一实施方式的流程示意图，该制备方法包括如下步骤S11
‑
S13。
[0011]步骤S11，将镍钴锰三元前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2加入预氧化溶液中，充分反应后进行后处理，获得预氧化前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)3，0.9≤x＜1，0＜y≤0.1，其中预氧化溶液的氧化性高于三价镍，且PH大于或等于7。
[0012]其中，镍钴锰三元前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2可以制备得到，也可以购买得到，0.9≤x＜1，0＜y≤0.1，属于超高镍材料。例如将镍、钴、锰硫酸盐按照比例溶于去离子水中（Ni、Co、Mn三种元素的摩尔浓度之和为1～1.5mol/L），随后缓慢加入氨水和氢氧化钠混合溶液，随着镍、钴、锰元素形成氢氧化物沉淀后，再经过过滤分离等步骤即得到镍钴锰三元前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2。
[0013]现有技术中通常直接将前驱体与锂盐烧结进行固相反应，本实施方式在此烧结之前，先利用预氧化溶液对镍钴锰三元前驱体进行预氧化处理，其中预氧化溶液的氧化性高于三价镍，且PH大于或等于7，可以将前驱体中的部分二价镍氧化至三价，还可以将部分二价钴也氧化至三价，减轻后续烧结过程中的氧化任务。
[0014]具体地，通过如下步骤进行预氧化。
[0015]步骤一，将镍钴锰三元前驱体与预氧化溶液混合后，以60～120r/min的搅拌速率，搅拌1～5min。
[0016]步骤二，过滤使固液分离、用去离子水数次洗涤分出的固体，并真空烘干，例如150℃烘干2h。
[0017]其中，预氧化溶液为次氯酸盐溶液、高锰酸钾溶液、重铬酸钾溶液、过氧化物溶液中至少一种，这些溶液的质量浓度为10%～20%，例如10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%等。优选地，预氧化溶液为质量浓度为10%～20%的次氯酸钠水溶液。
[0018]其中，配料时，限定镍钴锰三元前驱体与预氧化溶液的质量比为10%～25%，例如11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%等。
[0019]步骤S12，对预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理，得到三元单晶半成品。
[0020]预氧化获得预氧化前驱体之后，对预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理，得到三元单晶半成品，此时预氧化前驱体与锂盐进行了固相反应，生成了单晶型的三元材料。
[0021]其中，锂盐为氢氧化锂或者碳酸锂，其中锂元素与预氧化前驱体中镍钴锰元素之和的摩尔比为1.01～1.06，例如1.01、1.02、1.03、1.04、1.05等。
[0022本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高镍三元单晶正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将镍钴锰三元前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)2加入预氧化溶液中，充分反应后进行后处理，获得预氧化前驱体Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
(OH)3，0.9≤x＜1，0＜y≤0.1，其中所述预氧化溶液的氧化性高于三价镍，且PH大于或等于7；对所述预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理，得到三元单晶半成品；将所述三元单晶半成品与包覆料混合后进行第二烧结处理，得到超高镍三元单晶正极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预氧化溶液为次氯酸盐溶液、高锰酸钾溶液、重铬酸钾溶液、过氧化物溶液中至少一种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预氧化溶液为次氯酸钠水溶液，质量浓度为10%～20%。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰三元前驱体与所述预氧化溶液的质量比为10%～25%。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将镍钴锰三元前驱体Ni
x...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆俊杰，赵云虎，秦锦，张新龙，
申请(专利权)人：南通瑞翔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：