【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，尤其涉及一种三元正极材料前驱体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，伴随着我国新能源战略的提出，动力电池和储能系统市场对锂电池的需求量不断增加。而正极材料是决定锂电池性能的关键环节，目前，动力电池普遍采用的正极材料为三元正极材料和磷酸铁锂材料。随着电动汽车对续航里程要求的不断提升，能量密度更高的三元正极材料逐渐成为动力电池主流正极材料。相比于三元多晶正极材料，三元单晶正极材料因具有较好的循环稳定性而被广泛的关注。
2、三元单晶正极材料多是对≤4μm的三元前驱体与锂源烧结后的烧结产物进行破碎处理和包覆处理得到。其中，采用≤4μm的三元前驱体的原因是为了通过破碎处理实现三元正极材料的单晶尺寸需求，包覆处理是利用高活性材料，例如氢氧化钴，降低烧结产物中的残碱量，例如碳酸锂和氢氧化锂，以进一步避免残碱对正极材料容量和循环性能的影响。
3、但是，也由于高活性材料的存在，使包覆层具有更高的反应活性，在电池应用的过程中，往往会与电解液发生反应而降低电池的循环性能和存储性能。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种三元正极材料前驱体，该前驱体制备得到的三元单晶正极材料应用到锂离子电池中，可提高锂离子电池的循环性能和存储性能。
2、本专利技术还提供一种三元正极材料前驱体的制备方法，该制备方法能够制备得到上述三元正极材料前驱体，且工艺简单，成本低。
3、本专利技术还提供一种三元单晶正极材料，该三元单晶正极材料应
4、本专利技术还提供一种三元单晶正极材料的制备方法，该制备方法能够制备得到上述三元单晶正极材料，且工艺简单，成本低。
5、本专利技术还提供一种正极片，由于该正极片包括上述三元单晶正极材料，因此，该正极片用于锂离子电池，能够提高锂离子电池的循环性能和存储性能。
6、本专利技术还提供一种锂离子电池，由于该锂离子电池包括上述正极片，因此该锂离子电池具有较好的循环性能和存储性能。
7、第一方面，本专利技术提供一种三元正极材料前驱体，具有式1所示的化学组成，所述前驱体由多个微颗粒团聚而成，所述前驱体的中值粒径d50为6-15μm；
8、所述前驱体的孔隙率为20-40％；
9、niacobmnco2，式1，
10、其中，0.5＜a＜0.95，0＜b＜0.2，0＜c＜0.3。
11、如上所述的三元正极材料前驱体，所述前驱体的比表面积为40-80m2/g。
12、如上所述的三元正极材料前驱体，所述微颗粒的中值粒径d50为100-300nm。
13、第二方面，本专利技术提供一种上述三元正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
14、1)使包括镍源、钴源、锰源的体系在含氧气氛下，温度为300-600℃，保温3-10h，得到第一颗粒；
15、2)对所述第一颗粒进行第一次破碎处理，直至得到中值粒径d50为100-300nm的纳米颗粒，将所述纳米颗粒与去离子水混合形成浆化体系；
16、3)对所述浆化体系进行喷雾干燥处理，控制进料速度为1-3l/h，进口温度为100-180℃，出口温度为80-120℃，得到所述三元正极材料前驱体。
17、如上所述的三元正极材料前驱体的制备方法，所述纳米颗粒与去离子水的质量比为1:9-4:6。
18、第三方面，本专利技术提供一种三元单晶正极材料，具有式2所示的化学组成，所述三元单晶正极材料的中值粒径d50为1-3μm，残碱量为0.05-0.25％；
19、lixnidcoemnfmgo2/q，式2，
20、其中，m包括zr、al、mo、ca、mg、ba、b、y、sr、ti中的一种或多种，q包括zr、al、mo、ca、mg、ba、b、y、sr、ti中的一种或多种，1＜x＜1.2，0.5＜d＜0.95，0＜e＜0.2，0＜f＜0.3，0≤g＜0.06，d+e+f+g＝1。
21、第四方面，本专利技术提供一种上述三元单晶正极材料的制备方法，包括以下步骤：
22、1)使包括上述三元正极材料前驱体、锂源和掺杂元素m的原料体系在含氧氧气气氛下，温度为700-900℃，保温10-15h，得到第二颗粒；
23、2)使用去离子水对所述第二颗粒洗涤2-10min，控制转速为100-200r/min，离心干燥后，得到干燥产物；
24、3)对所述干燥产物进行第二次破碎处理，直至得到中值粒径d50为1-3μm的破碎产物；
25、4)使包括所述破碎产物和包覆物质q的体系在含氧气氛下，温度为250-700℃下，保温10-15h，得到三元单晶正极材料。
26、如上所述的三元单晶正极材料的制备方法，所述第二颗粒与去离子水的质量比为0.6-1.2:1。
27、第五方面，本专利技术提供一种正极片，所述正极片包括上述三元单晶正极材料或采用上述制备方法制得的三元单晶正极材料。
28、第六方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述正极片。
29、本专利技术提供一种三元正极材料前驱体，该前驱体的化学组成为含镍钴锰的氧化物，其由多个微颗粒团聚而成并且具有特殊的d50和孔隙率，该前驱体在制备三元单晶正极材料的过程中，可通过水洗处理去除其与锂源的烧结产物表面的残碱，避免了包覆在正极材料表面的活性材料与电解液发生副反应产生气体，进而影响材料的循环性能和存储性能。因此，由该前驱体制备得到的三元单晶正极材料应用到锂离子电池中，可提高锂离子电池的循环性能和存储性能。
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1.一种三元正极材料前驱体，其特征在于，具有式1所示的化学组成，所述前驱体由多个微颗粒团聚而成，所述前驱体的中值粒径D50为6-15μm；
2.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体，其特征在于，所述前驱体的比表面积为40-80m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的三元正极材料前驱体，其特征在于，所述微颗粒的中值粒径D50为100-300nm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的三元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的三元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒与去离子水的质量比为1:9-4:6。
6.一种三元单晶正极材料，其特征在于，具有式2所示的化学组成，所述三元单晶正极材料的中值粒径D50为1-3μm，残碱量为0.05-0.25％；
7.一种权利要求6所述的三元单晶正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的三元单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述第二颗粒与去离子水的质量比为0.6-1.2:1。
<...【技术特征摘要】
1.一种三元正极材料前驱体，其特征在于，具有式1所示的化学组成，所述前驱体由多个微颗粒团聚而成，所述前驱体的中值粒径d50为6-15μm；
2.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体，其特征在于，所述前驱体的比表面积为40-80m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的三元正极材料前驱体，其特征在于，所述微颗粒的中值粒径d50为100-300nm。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的三元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的三元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒与去离子水的质量比为1:9-4:6。
【专利技术属性】
技术研发人员：王碧武，陈俊伟，黄晓笑，于建，李琮熙，刘相烈，
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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