【技术实现步骤摘要】
本公开涉及锂离子电池正极材料制备领域，具体地，涉及一种富镍三元单晶正极材料及其制备方法与用途。
技术介绍
1、当前，电动汽车电池正极材料主要以钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等为主。其中，镍酸锂具有高能量密度、低成本等优点，因此，对富镍三元单晶正极材料的研发和制备具有重要的实际应用价值。
2、随着新能源汽车的发展，人们对锂离子电池的能量密度、使用寿命、循环性能和热稳定性等性能提出了更高的要求。富镍三元单晶正极材料由于具有能量密度高、成本低等优点成为当前动力电池体系中最有应用前景和市场竞争力的锂离子电池正极材料之一。镍含量的增加使富镍三元单晶正极材料的比容量相应地获得提升，但是也带来生产工艺难度加大、循环稳定性差等问题，严重限制了其商业化应用。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种富镍三元单晶正极材料及其制备方法与用途，该方法制备的富镍三元单晶正极材料表面形貌均匀且光滑，比容量高、循环性能好。
2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种制备富镍三元单晶正极材料的方法，所述方法包括如下步骤：对富镍前驱体进行预处理得到第一物料；将所述第一物料与第二部分锂源混合后进行第一烧结得到第二物料，然后第一粉碎；所述预处理包括将第一部分锂源、六水合氯化镁、六水合氯化铝与水混合得到混合溶液，将所述混合溶液与富镍前驱体混合后进行干燥。
3、可选地，所述第一部分锂源、六水合氯化镁与六水合氯化铝的质量比为1：(0.10～0.30)：(0.20～0.35)；
4、以
5、可选地，所述第一部分锂源和所述第二部分锂源选自单水氢氧化锂、无水氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、草酸锂、氧化锂和硝酸锂中的一种或几种。
6、可选地，所述富镍前驱体的化学式如式(ⅰ)所示：nixcoymnz(oh)2
7、(i)，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.2，x+y+z＝1；
8、所述富镍前驱体与所述混合溶液的质量比为(4～6)：1。
9、可选地，该方法还包括，将磷酸二氢铝溶液喷洒至第一粉碎所得产物里并搅拌，干燥后进行第二烧结，然后第二粉碎；所述磷酸二氢铝溶液的摩尔浓度为0.25～0.48mol/l；所述磷酸二氢铝溶液与第一粉碎所得产物的质量比为1：(8～10)。
10、可选地，所述第一粉碎的步骤包括机械粉碎，然后球磨；所述机械粉碎的转速为6000～8000rpm，所述机械粉碎的时间为2～4s；所述机械粉碎后所得物料d50粒径为3～5μm；
11、所述球磨采用锆球进行，所述锆球分为大锆球、中锆球和小锆球，所述大锆球的直径为0.9～1.1cm，中锆球的直径为0.4～0.6cm，小锆球的直径为0.09～0.12cm；所述球磨的时间为3～5h；所述球磨后所得物料d50粒径为2～4μm；所述锆球与机械粉碎后所得物料的体积比为1：(0.5～3)；
12、所述第二粉碎的转速为6000～8000rpm，时间为2～4s；
13、可选地，所述第一烧结的方式为先进行第一段烧结，然后升温进行第二段烧结，所述第一段烧结的温度为450～600℃，优选为500～550℃，保温时间为4～6h，优选为4～5h，所述第二段烧结的温度为810～850℃，优选为820～840℃，保温时间为10～15h，优选为10～12h，所述升温的速率为2～10℃/min；
14、所述第二烧结的方式为先进行第一段烧结，然后升温进行第二段烧结，所述第一段烧结的温度为100～300℃，优选为250～280℃，保温时间为0.5～5h，优选为0.5～2h，所述第二段烧结的温度为320～360℃，优选为330～350℃，保温时间为4～6h，优选为5～6h，所述升温的速率为2～10℃/min；
15、所述第一烧结和第二烧结均在纯氧气氛下进行；
16、所述干燥为烘干干燥，所述烘干干燥的温度为100～160℃，时间为3～5h。
17、本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面所述的方法制备得到的富镍三元单晶正极材料。
18、可选地，所述富镍三元单晶正极材料的化学式如式(ii)所示：linixcoymnzo2(ⅱ)，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.2，x+y+z＝1；所述富镍三元单晶正极材料的d50粒径为0.9～1.8μm。
19、本公开第三方面提供一种锂离子电池，包含本公开第二方面所述的富镍三元单晶正极材料。
20、通过上述技术方案，本公开涉及一种富镍三元单晶正极材料及其制备方法与用途，通过六水合氯化镁和六水合氯化铝形成的熔融盐环境，对前驱体先进行预处理，使前驱体与锂源更好的接触与反应，促进颗粒生长，也使部分锂元素掺杂在前驱体内部，同时也降低了材料制备中的烧结温度，避免温度过高导致锂原子挥发的问题；将锂源分两次加入，先加入一部分锂源对富镍前驱体进行预处理，锂源能够预先接触富镍前驱体的表面，进入富镍前驱体的表层结构中，为形成富镍三元单晶材料提供驱动力；提高了材料的比容量和循环性能。本公开的制备方法制备的材料颗粒大、表面形貌均匀且光滑，结构有序，可用于商业化制备电池。
21、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。
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1.一种制备富镍三元单晶正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：对富镍前驱体进行预处理得到第一物料；将所述第一物料与第二部分锂源混合后进行第一烧结得到第二物料，然后第一粉碎；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分锂源、六水合氯化镁与六水合氯化铝的质量比为1：(0.10～0.30)：(0.20～0.35)；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分锂源和所述第二部分锂源选自单水氢氧化锂、无水氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、草酸锂、氧化锂和硝酸锂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富镍前驱体的化学式如式(Ⅰ)所示：NixCoyMnz(OH)2(I)，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.2，x+y+z＝1；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括，将磷酸二氢铝溶液喷洒至第一粉碎所得产物里并搅拌，干燥后进行第二烧结，然后第二粉碎；
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一粉碎的步骤包括机械粉碎，然后球磨；
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一烧结的方式为先进行第一段烧结，然后升温进行第二段烧结，所述第一段烧结的温度为450～600℃，优选为500～550℃，保温时间为4～6h，优选为4～5h，所述第二段烧结的温度为810～850℃，优选为820～840℃，保温时间为10～15h，优选为10～12h，所述升温的速率为2～10℃/min；
8.采用权利要求1～7中任意一项所述的方法制备得到的富镍三元单晶正极材料。
9.根据权利要求8所述的富镍三元单晶正极材料，其特征在于，所述富镍三元单晶正极材料的化学式如式(II)所示：LiNixCoyMnzO2(Ⅱ)，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.2，x+y+z＝1；所述富镍三元单晶正极材料的D50粒径为0.9～1.8μm。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包含权利要求8或9所述的富镍三元单晶正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种制备富镍三元单晶正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：对富镍前驱体进行预处理得到第一物料；将所述第一物料与第二部分锂源混合后进行第一烧结得到第二物料，然后第一粉碎；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分锂源、六水合氯化镁与六水合氯化铝的质量比为1：(0.10～0.30)：(0.20～0.35)；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分锂源和所述第二部分锂源选自单水氢氧化锂、无水氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、草酸锂、氧化锂和硝酸锂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富镍前驱体的化学式如式(ⅰ)所示：nixcoymnz(oh)2(i)，其中，0.8≤x≤0.95，0.05≤y≤0.2，0.05≤z≤0.2，x+y+z＝1；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括，将磷酸二氢铝溶液喷洒至第一粉碎所得产物里并搅拌，干燥后进行第二烧结，然后第二粉碎；
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一粉碎的步骤包括机械粉碎，...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵明钰，张伟，周振华，商士惠，赵岩，王殿纲，房祥翠，熊家祥，王海峰，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：
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