一种大颗粒高镍单晶正极材料及其制备方法技术

本公开涉及一种大颗粒高镍单晶正极材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种大颗粒高镍单晶正极材料及其制备方法


[0001]本公开涉及锂离子电池
，具体地，涉及一种大颗粒高镍单晶正极材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]近年来，新能源行业发展迅速，其中锂离子电池具有电压高
,
能量密度高；循环寿命长等优点，得到了深入的研究和广泛的应用，同时也使得人们对锂离子电池的能量密度和循环性能提出了更高的要求
。
[0003]与多晶材料不同，单晶材料随着循环次数的增加，不会产生颗粒粉化，结构更稳定，循环性更好，具有结构稳定
、
循环性能优异等优势
。
因此，单晶材料也被更广泛的研究
。
目前的单晶颗粒较小，比表面积较大，因此与电解液有更多的接触，产生剧烈的副反应，影响电性能的发挥，循环性能优势不明显，不利于实际应用
。

技术实现思路

[0004]本公开的目的是提供一种大颗粒高镍单晶正极材料及其制备方法
。
该大颗粒高镍单晶正极材料颗粒较大，具有良好的倍率性能和循环性能
。
[0005]为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种制备大颗粒高镍单晶正极材料的方法，该方法包括如下步骤：
[0006](1)
将镍钴锰前驱体
、LiOH
·
H2O、
锂源和掺杂剂混合，进行第一烧结后进行第一粉碎过筛，洗涤并干燥得到粉体；
[0007](2)
将粉体与包覆剂混合进行第二烧结并进行第二粉碎过筛后得到大颗粒高镍单晶正极材料；
[0008]所述掺杂剂中含有的掺杂元素包括
Nb、Y、W、Zr、Ti
或
Ce
中的一种或几种；所述包覆剂含有的包覆元素包括
Zr、Nb、W、Al
或
La
中的一种或几种
。
[0009]可选地，所述锂源选自氟化锂
、
硫酸锂和碳酸锂中的一种或两种的组合
。
[0010]可选地，所述镍钴锰前驱体的化学式如式
(I)
所示：
Ni
a
Co
b
Mn
c
(OH)2(I)
，其中，
0.70≤a≤0.95
，
b
＞0，
c
＞0，其中，
a、b、c
的关系为
a+b+c
＝1；所述镍钴锰前驱体的
D50
粒径为3～6μ
m。
[0011]可选地，所述
LiOH
·
H2O
和锂源中总
Li
与所述镍钴锰前驱体中
(Ni+Co+Mn)
的摩尔比为
(1.02
～
1.15)
：1；其中，
LiOH
·
H2O
与锂源中
Li
的摩尔比为1：
(0.02
～
0.2)。
[0012]可选地，所述第一烧结为分段式烧结，所述分段式烧结包括第一段烧结和第二段烧结，所述第一段烧结的温度为
450
～
550℃
，时间为2～
6h
；所述第二段烧结的温度为
800
～
960℃
，时间为6～
16h
；所述第二烧结的条件包括：温度为
300
～
700℃
，时间为4～
10h
；所述第一烧结和第二烧结均在含氧气氛下进行，所述含氧气氛的氧含量为
95
体积％以上
。
[0013]可选地，所述掺杂剂包括五氧化二铌
、
氧化钇
、
氧化钨
、
偏钨酸铵
、
氧化锆
、
氯化锆
、
碱式碳酸锆
、
二氧化钛
、
氯化钛
、
氧化铈
、
氯化铈
、
氢氧化铈和碱式碳酸铈中的一种或几种；
所述掺杂元素的添加量为镍钴锰前驱体重量的
0.10
～
0.40wt
％
。
[0014]可选地，所述包覆剂包括氧化锆
、
氯化锆
、
碱式碳酸锆
、
五氧化二铌
、
氧化钨
、
偏钨酸铵
、
氧化铝
、
氯化铝
、
氢氧化铝，氧化镧
、
草酸镧和氯化镧中的一种或几种；
[0015]所述包覆元素的添加量为镍钴锰前驱体重量的
0.05
～
0.5wt
％
。
[0016]可选地，所述第一粉碎过筛的筛网孔径为
23
～
38
μ
m
，所述第二粉碎过筛的筛网孔径为
38
～
48
μ
m
；所述干燥的温度为
80
～
150℃
，所述干燥的时间为2～
8h。
[0017]本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面所述的制备方法制备得到的大颗粒高镍单晶正极材料；其中，所述大颗粒高镍单晶正极材料的
D50
粒径为3～6μ
m
；
SEM
平均粒度为
1.5
～
2.5
μ
m。
[0018]可选地，所述大颗粒高镍单晶正极材料的化学式如式
(II)
所示
LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(II)
，其中，
0.70≤x≤0.95
，
y
＞0，
z
＞0，其中，
x、y、z
的关系为
x+y+z
＝
1。
[0019]通过上述技术方案，本公开提供的大颗粒高镍单晶正极材料及其制备方法，将镍钴锰前驱体
、LiOH
·
H2O、
锂源和掺杂剂混合后进行烧结并粉碎过筛，洗涤并干燥得到粉体；然后将粉体与包覆剂混合后烧结并粉碎过筛得到大颗粒高镍单晶正极材料
。
通过该方法制备得到的大颗粒高镍单晶正极材料颗粒较大，比表面积较小，材料与电解液有更少的接触，减少了副反应的发生
。
具有良好的倍率性能和循环性能，可以满足市场上对于电池循环寿命的需求，具有广阔的应用前景
。
[0020]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明
。
附图说明
[0021]附图是用来提供对本公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种制备大颗粒高镍单晶正极材料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)
将镍钴锰前驱体
、LiOH
·
H2O、
锂源和掺杂剂混合，进行第一烧结后进行第一粉碎过筛，洗涤并干燥得到粉体；
(2)
将粉体与包覆剂混合进行第二烧结并进行第二粉碎过筛后得到大颗粒高镍单晶正极材料；所述掺杂剂中含有的掺杂元素包括
Nb、Y、W、Zr、Ti
或
Ce
中的一种或几种；所述包覆剂含有的包覆元素包括
Zr、Nb、W、Al
或
La
中的一种或几种
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锂源选自氟化锂
、
硫酸锂和碳酸锂中的一种或两种的组合
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镍钴锰前驱体的化学式如式
(I)
所示：
Ni
a
Co
b
Mn
c
(OH)2(I)
，其中，
0.70≤a≤0.95
，
b
＞0，
c
＞0，其中，
a、b、c
的关系为
a+b+c
＝1；所述镍钴锰前驱体的
D50
粒径为3～6μ
m。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述
LiOH
·
H2O
和锂源中总
Li
与所述镍钴锰前驱体中
(Ni+Co+Mn)
的摩尔比为
(1.02
～
1.15)
：1；其中，
LiOH
·
H2O
与锂源中
Li
的摩尔比为1：
(0.02
～
0.2)。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一烧结为分段式烧结，所述分段式烧结包括第一段烧结和第二段烧结，所述第一段烧结的温度为
450
～
550℃
，时间为2～
6h
；所述第二段烧结的温度为
800
～
960℃
，时间为6～
16h
；所述第二烧结的条件包括：温度为
300
～
700℃
，时间为4～
10h
；所述第一烧结和第二烧结均在含氧气氛下进行，所述含氧气氛的氧含量为
95
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宝华，张伟，刘会，杨李娜，赵岩，熊家祥，王殿纲，王海峰，房祥翠，朴海兰，
申请(专利权)人：山东友邦科思茂新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：