【技术实现步骤摘要】
本申请涉及二次电池正极材料，尤其涉及一种单晶正极材料及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
1、随着单晶正极材料的市场份额增加，对于单晶正极材料的性能也在逐步增加。而单晶正极材料的压实密度对其使用范围有着决定性的影响。为提升单晶正极材料的压实密度，多采用增加单晶正极材料粒径的方式。
2、当单晶正极材料的颗粒粒径增加时，其参与充电-放电时，锂离子脱出、嵌入的扩散路径也随之延长。相应地，单晶正极材料的倍率性能降低。并且，相较于多晶正极材料的烧结温度，更高的烧结温度使得单晶正极材料存在锂镍混排程度高的问题，这进一步导致单晶正极材料包括倍率性能在内的电化学性能不能充分发挥。因此，当前单晶正极材料的倍率性能有待于提升。
技术实现思路
1、本申请提供了及一种单晶正极材料及其制备方法、锂离子电池，用以提升单晶正极材料的倍率性能。
2、第一方面、本申请实施例提供一种单晶正极材料，分子通式为limnan[nixcoymzeahb]o2，所述单晶正极材料的锂镍混排比小于1％；其中，
3、m为mn和/或al，e为掺杂元素，h为包覆元素，e包括zr、mg、ti、te、ca、sr、nb、w、mo、zn、ce、y、te和la中的至少一种，h包括co、al、ti、al、sb、sn、pb、se、w、zn、ce、y、te、b、si、p和s中的至少一种，0.95＜m＜1.00，0＜n＜0.05，0.50≤x<1.00，0<y<0.30，0<z<0.30，
4、一种可能的实施方式，b≥0.005。
5、一种可能的实施方式，所述单晶正极材料的包覆层的厚度为5-100nm。
6、一种可能的实施方式，所述单晶正极材料的晶相结构中，3a位点上分布的原子类型为li原子和na原子。
7、一种可能的实施方式，锂离子扩散空间的高度大于
8、一种可能的实施方式，所述单晶正极材料在充电-放电过程中，晶格常数c的最大增加率δl＜2％，最大减小率δs＜2％，且δl+δs＜3.6％。
9、一种可能的实施方式，所述单晶正极材料的平均粒径为1-3.5μm。
10、第二方面、本申请实施例提供一种制备第一方面及任一种可能的实施方式所述单晶正极材料的方法，包括：
11、在80-150℃的反应条件下，使含钠氧化物naθnixcoymzeao2和li源在溶剂中进行离子交换反应，得到中间氧化物limnan[nixcoymz ea]o2；其中，锂源与所述含钠氧化物之间的质量比大于或等于1:1，0.95＜θ＜1.02，0.5≤x<1.00，0<y<0.30，0<z<0.30，0≤a≤0.06，0.95＜m＜1.00，0＜n＜0.05，且m+n＝θ，e为掺杂元素，e包括zr、mg、ti、te、ca、sr、nb、w、mo、zn、ce、y、te和la中的至少一种；
12、对所述中间氧化物在小于700℃条件下烧结，得到所述单晶正极材料limnan[nixcoymzea]o2。
13、一种可能的实施方式，所述离子交换反应在搅拌作用下进行；所述溶剂与所述含钠氧化物之间的质量比大于或等于5:1。
14、一种可能的实施方式，所述单晶正极材料包括内层材料，和包覆所述内层材料的包覆层；
15、则所述对所述中间氧化物在小于700℃条件下烧结，得到所述单晶正极材料，包括：
16、对所述中间氧化物和包覆剂在小于700℃的条件下共烧结，得到所述单晶正极材料limnan[nixcoymzeahb]o2；其中，h为对应于所述包覆剂的包覆元素，0≤b＜0.14，且a+b＞0，h包括co、al、ti、al、sb、sn、pb、se、w、zn、ce、y、te、b、si和p、s中的至少一种。
17、一种可能的实施方式，所述含钠氧化物通过以下方法制备得到：
18、对包含na源、前驱体nixcoymze'δtm的混合物进行烧结，得到所述含钠氧化物naθnixcoymzeao2；其中，0≤δ≤a，tm为和/或oh-，e包括e'，e'包括zr、mg、ti、te、ca、sr、nb、w、mo、zn、ce、y、te和la中的至少一种，所述na源中na元素摩尔量与所述前驱体中ni、co和m元素摩尔量之和的比值大于1。
19、一种可能的实施方式，所述含钠氧化物通过以下方法制备得到：
20、对包含na源、前驱体nixcoymze'δtm和掺杂源的混合物进行烧结，得到所述含钠氧化物naθnixcoymzeao2；其中，0≤δ≤a，tm为和/或oh-，e包括e'，e'包括zr、mg、ti、te、ca、sr、nb、w、mo、zn、ce、y、te和la中的至少一种，所述na源中na元素摩尔量与所述前驱体中ni、co和m元素摩尔量之和的比值大于1。
21、第三方面、本申请实施例提供一种锂离子电池，包括：
22、第一方面及任一种可能的实施方式所述的单晶正极材料。
23、本申请实施例中所提供的一个或多个技术方案，至少具有以下有益效果：
24、首先，本申请实施例提供一种锂镍混排比小于1％的单晶正极材料，通过提供一种低锂镍混排比的单晶正极材料，避免单晶正极材料由于锂镍混排比难以降低，所导致的电化学性能难以挥发而表现出倍率等电化学性能不足的问题，使单晶正极材料的倍率性能得以提升的同时，容量、循环稳定性均得以提升。
25、其次，通过提升单晶正极材料的锂离子扩散高度，解决了单晶正极材料由于粒径大而影响锂离子脱嵌效率的问题，促进了充电-放电过程中单晶正极材料中锂离子的扩散效率，使得单晶正极材料的倍率性能得以进一步提升。
26、其次，当该单晶正极材料表面含包覆层时，包覆层可通过隔绝电解液，避免高比表面积单晶正极材料容易与电解液发生副反应，循环过程中出现的性能“跳水”现象，由此，促使单晶正极材料的循环稳定性得以提升。
27、最后，本申请实施例提供的制备单晶正极材料的方法中，通过过量锂源与含钠氧化物在低温下的离子交换反应，促使锂离子与钠离子的离子交换率达95％甚至更高，最终通过较低温度烧结使单晶正极材料表面重构，得到表面密实的单晶正极材料，提升单晶正极材料的倍率性能，并避免了单晶正极材料由于高温烧结所导致的锂镍混排比高的问题。
28、此外，本申请实施例所提供的制备方法中，由于可在低温常压下完成，对于生产环境、设备等要求低，所以具备安全性高的优势。并且，可有效降低制备成本以及提升产能。
29、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种单晶正极材料，其特征在于，分子通式为LimNan[NixCoyMzEaHb]O2，所述单晶正极材料的锂镍混排比小于1％；其中，
2.如权利要求1所述的单晶正极材料，其特征在于，b≥0.005。
3.如权利要求2所述的单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料的包覆层的厚度为5-100nm。
4.如权利要求1-3任一项所述的单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料的晶相结构中，3a位点上分布的原子类型为Li原子和Na原子。
5.如权利要求4所述的单晶正极材料，其特征在于，锂离子扩散空间的高度大于
6.如权利要求1所述的单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料在充电-放电过程中，晶格常数c的最大增加率ΔL＜2％，最大减小率ΔS＜2％，且ΔL+ΔS＜3.6％。
7.如权利要求1-3,5-6任一项所述的单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料的平均粒径为1-3.5μm。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述单晶正极材料的方法，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的方法，其特征
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述单晶正极材料包括内层材料，和包覆所述内层材料的包覆层；
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述含钠氧化物通过以下方法制备得到：
12.一种锂离子电池，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种单晶正极材料，其特征在于，分子通式为limnan[nixcoymzeahb]o2，所述单晶正极材料的锂镍混排比小于1％；其中，
2.如权利要求1所述的单晶正极材料，其特征在于，b≥0.005。
3.如权利要求2所述的单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料的包覆层的厚度为5-100nm。
4.如权利要求1-3任一项所述的单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料的晶相结构中，3a位点上分布的原子类型为li原子和na原子。
5.如权利要求4所述的单晶正极材料，其特征在于，锂离子扩散空间的高度大于
6.如权利要求1所述的单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料在充电-放电过程中，晶格常数c的最大增加率...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶孔强，黄晓笑，郭小花，于建，袁徐俊，
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：
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