【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体而言，涉及一种单晶型三元正极材料及其制备方法与正极材料和电池。
技术介绍
1、相比于多晶三元正极材料，单晶材料在结构稳定性、充放电循环性能以及高电压方面具有更大的优势。目前单晶市场以中低镍（7系及以下）单晶为主，高镍（8系及以上）单晶市场占比相对较少。高镍单晶对工艺技术要求的复杂性和对环境设备要求的苛刻性是阻碍其发展的主要原因。随镍含量不断提高，三元正极材料对烧结温度要求随之降低。由于降低了烧结温度，在烧结单晶过程中，部分晶粒可能会出现烧结不充分现象，导致颗粒尺寸偏小甚至团聚形成多晶球，严重影响单晶材料性能发挥。
2、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种单晶型三元正极材料及其制备方法与正极材料和电池以改善或解决上述技术问题。
2、本申请可这样实现：
3、第一方面，本申请提供一种单晶型三元正极材料的制备方法，其包括以下步骤：
4、将酸化前驱体与含有锂盐和添加剂的溶液或溶胶进行加热搅拌直至溶剂完全蒸发，随后进行第一次烧结，得到一次烧结料；
5、对一次烧结料进行单相或多相包覆，随后进行第二次烧结，得到单晶型三元正极材料；
6、酸化前驱体的制备包括：将初始前驱体在空气或氧气氛围中，于400-900℃的条件下加热酸化2-8h；初始前驱体的分子式为niacobmncaldze(oh)2，其中，z为掺杂元素，0.6≤a≤1.0，0.0≤b≤0.3，0.0≤c≤0.
7、在可选的实施方式中，初始前驱体的分子式为ni0.87co0.09al0.04(oh)2；
8、和/或，锂盐包括氢氧化锂、碳酸锂或氧化锂中的至少一种；
9、和/或，添加剂中有效元素包括al、zr、w、nb、sr、ti、y、mg、ba和co中的至少一种；
10、和/或，溶液或溶胶所用的溶剂对应的溶剂为易挥发中性溶剂。
11、在可选的实施方式中，初始前驱体为粒径为2-16μm的球状颗粒；和/或，锂盐为4-19μm的块状晶体；和/或，添加剂为粒径小于0.5μm的纳米级颗粒。
12、在可选的实施方式中，锂盐中的li与酸化前驱体中的过渡金属元素的摩尔百分比为(0.8:1)-(1.1:1)；
13、和/或，添加剂的用量为酸化前驱体的500-8000ppm。
14、在可选的实施方式中，加热搅拌是于50-100℃的条件下进行；
15、和/或，搅拌转速为100-150rpm。
16、在可选的实施方式中，第一次烧结包括：先于480-520℃的条件下进行5-7h，随后再于700-1000℃的条件下进行6-14h。
17、在可选的实施方式中，包覆所用的包覆料包括金属氧化物、金属氢氧化物和聚阴离子类物质中的至少一种；
18、其中，金属氧化物包括al2o3、tio2、wo2、mgo和co3o4中的至少一种；
19、和/或，金属氢氧化物包括al(oh)3、co(oh)2和zr(oh)2中的至少一种；
20、和/或，聚阴离子类物质包括li3po4、alpo4和h3bo3中的至少一种；
21、包覆料的用量为一次烧结料的2000-4000ppm。
22、在可选的实施方式中，第二次烧结是于400-700℃的条件下进行4-8h。
23、第二方面，本申请提供一种单晶型三元正极材料，其经前述实施方式任一项的制备方法制备而得。
24、第三方面，本申请提供一种电池，其正极材料为前述实施方式的单晶型三元正极材料。
25、本申请的有益效果包括：
26、本申请创造性地提出先将前驱体酸化，增大前驱体的比表面积，进一步扩大前驱体内部毛细微孔，使溶液更易渗透进入其内部。再将锂盐和添加剂溶于溶剂中制备成相应的溶液或溶胶。之后将酸化前驱体充分浸润在上述溶液（或溶胶）中。由于酸化前驱体内部存在丰富的毛细微孔，在毛细效应的驱动下，溶液渗透进入酸化前驱体内部微孔中。随溶剂蒸发，溶液逐渐变为过饱和溶液，溶质会优先在晶核上结晶生长，前驱体成了锂盐和添加剂结晶的晶核。因此，锂盐和添加剂会在前驱体内部孔道及表面结晶析出。最终，不仅在前驱体表层包裹一层锂盐和添加剂，前驱体内部毛细微孔中也会填充锂盐和添加剂。这样可保证前驱体与锂盐和添加剂充分接触，且在烧结之前就已有锂盐和添加剂进入前驱体内部。在烧结过程中，前驱体内部孔道中的锂盐和添加剂可在更短的路径上往体相中进一步均匀扩散，可弥补单纯表层的锂盐和添加剂向体相内扩散造成的外层浓度高而内层浓度低的梯度分布问题。此法不仅可以改善单晶生长均匀性问题，还能促使添加剂在晶体内部的均匀分布。
27、该方法可实现锂盐和添加剂在前驱体中均匀分布，有利于改善单晶颗粒生长均匀性的问题。由该单晶型三元正极材料进一步制备所得的电池能够具有较高的容量、首效以及循环保持率等性能。
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1.一种单晶型三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述初始前驱体的分子式为Ni0.87Co0.09Al0.04(OH)2；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述初始前驱体为粒径为2-16μm的球状颗粒；和/或，所述锂盐为4-19μm的块状晶体；和/或，所述添加剂为粒径小于0.5μm的纳米级颗粒。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐中的Li与所述酸化前驱体中的过渡金属元素的摩尔百分比为(0.8:1)-(1.1:1)；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加热搅拌是于50-100℃的条件下进行；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一次烧结包括：先于480-520℃的条件下进行5-7h，随后再于700-1000℃的条件下进行6-14h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包覆所用的包覆料包括金属氧化物、金属氢氧化物和聚阴离子类物质中的至少一种；
8.根据权利要求1所述的制备
9.一种单晶型三元正极材料，其特征在于，经权利要求1-8任一项所述的制备方法制备而得。
10.一种电池，其特征在于，所述电池的正极材料为权利要求9所述的单晶型三元正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种单晶型三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述初始前驱体的分子式为ni0.87co0.09al0.04(oh)2；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述初始前驱体为粒径为2-16μm的球状颗粒；和/或，所述锂盐为4-19μm的块状晶体；和/或，所述添加剂为粒径小于0.5μm的纳米级颗粒。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐中的li与所述酸化前驱体中的过渡金属元素的摩尔百分比为(0.8:1)-(1.1:1)；
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，加热搅拌是于50-10...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙玖，邹昌武，李友建，易冬梅，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：
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