[发明专利]高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用

说明书

一种高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用，高镍的镍钴锰三元单晶材料通式设置为LiNixCoyMnzRtO2,其中0.5≤x≤0.8,0.1≤y＜0.3,0.1＜z≤0.2，0＜t＜0.1，不会引入硫酸根离子，因此无需洗涤水，因此在制作工艺中不需要使用洗涤水和也不需要对PH值控制。

技术领域

本发明涉及一种高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用，尤其是一种适应用于锂电池的高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用。

背景技术

而普通镍钴锰三元（NMC）锂电池材料因为其低成本，高安全性，环境友好被广泛的应用，但目前镍钴锰三元锂电池材料因为Jahn-Teller 效应，衰减快，虽然用各种元素掺杂能部分解决循环性能，但还是无法达到社会的预期目标，现有技术制备的高镍三元材料方法包括高温固相法，溶胶-凝胶法，液相共沉淀法。其中以液相共沉淀法比较普遍，如专利CN201310697598.x，CN201710022538.6等通常将金属盐水溶液与沉淀剂NaOH,Na2CO3,氨水络合剂等在反应釜中，高速搅拌反应，得到二次球形粒子，沉淀的二次球形粒子经过多次洗涤，烘干得到前躯体的氢氧化物。前躯体与锂盐共混，高温烧结而成，这种工艺目前很普遍，已经工业化量产，其局限性在于前躯体必须多次洗涤，废水排放量大，并且在沉淀的过程中，各元素可能分布不均，存在偏析团聚的现象，而二次团聚的球体粒子在电池极片辊压时，不能压力过大，否则微球会碎裂，导致在电池充放电过程中与极片脱落，造成极片电阻增大，容量损失，如专利CN20131067528.1公开了一种锂电池三元材料的制备方法，如将去离子水加入反应釜中，泵入各种金属盐溶液，同时泵入NaOH,氨水溶液精确调节PH值在10---11之间。陈化后过滤洗涤，得到氢氧化镍钴锰金属氧化物前躯体，干燥后与锂盐混合，高温烧结而成，该专利或类似的专利CN200910109331.8，，CN20151045666.0等，属于典型的共沉淀法制备工艺，在前躯体合成过程中，PH值必须精确控制，反应釜必须氮气保护，洗涤过程中需要大量去离子水，能耗较高，对环境影响大，制备工艺流程长的问题，因此在制作工艺中需要使用洗涤水和PH值必须精确控制，极片电阻增大并且容量损失。

基于现有的技术问题、技术特征和技术效果，做出本发明的申请技术方案。

发明内容

本发明的客体是一种高镍的镍钴锰三元单晶材料；

本发明的客体是一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的制备方法；

本发明的客体是一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的应用。

为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用，因此在制作工艺中不需要使用洗涤水和也不需要对PH值控制。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种高镍的镍钴锰三元单晶材料；高镍的镍钴锰三元单晶材料通式设置为LiNixCoyMnzRtO2,其中0.5≤x≤0.8,0.1≤y＜0.3,0.1＜z≤0.2， 0＜t＜0.1。

由于设计了混合盐溶液、锂盐溶液和螯合剂溶液，不会引入硫酸根离子，因此无需洗涤水，因此在制作工艺中不需要使用洗涤水和也不需要对PH值控制。

本发明设计了，一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的制备方法，其步骤是：将混合盐溶液、锂盐溶液和螯合剂溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液进行烘干处理得到高镍的镍钴锰三元单晶材料前躯体固溶体。

本发明设计了，其步骤是：

将混合盐溶液、锂盐溶液、螯合剂溶液和掺杂元素溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液在温度设置为140-160℃进行烘干处理，然后在温度设置为400---550℃进行反应处理1—3小时，使分解出的氮氧化物经降温冷却得到金属氧化物粉末，把金属氧化物粉末在温度设置为800---980℃的具有氧气氛围的辊道窑中进行高温烧结处理10—15个小时，得到高镍的镍钴锰三元单晶材料。