[发明专利]一种单晶型高镍三元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种单晶型高镍三元正极材料的制备方法，将镍钴锰氢氧化物前驱体或者镍钴铝氢氧化物前驱体与两种或两种以上熔融的无机盐按一定的化学计量比配比混合均匀，放入坩埚中，以预设的升温速率，加热至一定温度并保持一段时间，自然冷却至室温；将得到的混合物用去离子水洗涤多次，于100‑120℃真空干燥数小时，然后放入坩埚中，以预设的升温速率，加热至一定温度并保持一段时间，自然冷却至室温，得到单晶型高镍三元正极材料。本发明采用两种或两种以上混合熔盐的方式，有效降低了熔盐的熔化温度，使单晶型高镍三元正极材料能够在熔盐中形成，同时抑制了锂镍混排现象，且制备得到的单晶型高镍三元正极材料中镍含量不小于80％。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，具体涉及一种单晶高镍三元正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种重要的储能设备已广泛应用于手机电脑等电子产品。传统的锂离子电池主要选用钴酸锂作为正极材料，但由于钴酸锂价格昂贵，能量密度较低等原因，因此迫切需要寻找一种高能量密度的正极材料。

目前研究较多的正极材料主要有层状结构的三元正极材料，富锂锰基材料，锰酸锂以及磷酸铁锂等，其中，镍钴锰酸锂三元正极材料由于其高的能量密度受到了人们的青睐，特别是高镍三元材料，但是镍钴锰酸锂正极材料面临结构稳定性差，高电压循环过程中容量快速衰减等问题，因而限制了其在商业中的应用。

针对于镍钴锰酸锂材料所面临的问题，目前主要有两种办法进行改进，即离子掺杂和表面包覆。离子掺杂作为一种有效的手段可以提高主体材料的结构稳定性，特别是在高电压下，少量的惰性离子掺杂可以起到稳定镍钴锰酸锂材料层状结构的目的，因而可以提高此类材料在高电压下的循环稳定性。传统的离子掺杂往往通过溶胶凝胶或者共沉淀的方法实现，这两种方法操作繁琐，价格昂贵。表面包覆通过固相法实现，该方法需在高温下进行，反应时间长，能耗大、易形成杂相和电化学性能不稳定等特点。单晶相比多晶结构更为稳定，循环性能和安全性能均有所提升，因而将三元材料做成大颗粒单晶是另一种改进三元材料的方法，而目前采用前驱体法制备单晶型镍钴锰酸锂的温度至少在900℃以上。

发明内容

本发明提供一种单晶型高镍三元正极材料的制备方法，发明人在分析镍钴锰(铝)酸锂正极材料制备工艺后，创造性的通过采用两种或两种以上混合熔盐的方式，并合理调整物料配比，将反应体系温度控制在合适范围，有效降低了熔盐的熔化温度，抑制了锂镍混排现象，获得了镍含量高的单晶型高镍三元正极材料。

一种单晶型高镍三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

选择镍钴锰氢氧化物前驱体或者镍钴铝氢氧化物前驱体作为反应前驱体；

选取两种以上熔融的无机盐作为混合熔盐；

将反应前驱体、锂盐、混合熔盐按摩尔比为1.0:1.1:x混合均匀，放入坩埚中，以2-10℃/min的升温速率，加热至650-800℃并保持2-30小时，自然冷却至室温，其中0x6；

将冷却后的混合物用去离子水洗涤多次，于100-120℃真空干燥数小时，然后放入坩埚中，以2-10℃/min的升温速率加热至650-800℃并保持2-10小时，自然冷却至室温，得到单晶型高镍三元正极材料。

在优选的实施例中，镍钴锰氢氧化物前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中0.8≤x1，0y≤0.1，0z≤0.1，且x+y+z＝1；镍钴铝氢氧化物前驱体的化学式为Ni_uCo_vAl_w(OH)_2u+2v+3w，其中0.8≤u1，0v≤0.1，0w≤0.1，且u+v+w＝1。