[发明专利]一种单晶高容量镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种单晶高容量镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，所述钴锰酸锂表面包覆有氢氧化亚镍，包覆厚度为1‑5μm，化学式为LiNi_xCo_yMn_1‑x‑yO₂/Ni(OH)₂，其中，0x1,0y1。制备方法包括：将Li₂CO₃和Ni_xCo_yMn_1‑x‑y(OH)₂混合均匀得到预混料；将预混料在氧化气氛中进行第一次烧结，得到一次烧结料；将所得一次烧结料进行气磨粉碎，再与氢氧化亚镍混合均匀，得到预包覆复合材料；将预包覆复合材料在氧化气氛中进行第二次烧结，即得单晶高容量钴锰酸锂正极材料。本发明提供的镍钴锰酸锂正极材料的制备方法低成本、工艺简单，得到的正极材料电化学性能优异。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种单晶高容量镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

镍钴锰酸锂以相对廉价的镍和锰取代了钴酸锂中三分之二以上的钴，成本方面优势非常明显，和其他锂离子电池正极材料锰酸锂、磷酸亚铁锂相比，镍钴锰酸锂材料和钴酸锂在电化学性能和加工性能方面非常接近，使得镍钴锰酸锂材料成为新的电池材料而逐渐取代钴酸锂，成为新一代锂离子电池材料的宠儿。

2015年2月科技部发布的《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案》，明确要求2015年底轿车动力电池能量密度要达到200Wh/kg，镍钴锰酸锂等三元材料作为动力电池正极材料在性价比、容量、大倍率特性等特点，将以强劲的市场竞争力正逐步成为锂离子电池正极材料的优胜者，并替代目前市场上主要其它电池正极材料。分析认为，随着三元材料在动力领域安全性逐步成熟，以及消费市场对于续航里程的需求提升，国内车企或将掀起一轮由磷酸铁锂转向三元路线的变道风潮。在此背景之下，三元材料市场有望迎来较大的市场需求。由于磷酸铁锂正极材料的理论能量密度值只有170Wh/kg，而镍钴锰酸锂正极材料理论能量密度值可以达到265Wh/kg，在提升电动汽车的续航里程上更具优势。

正极材料是影响锂离子电池性能的核心，目前用于锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂等。镍钴锰酸锂正极材料目前市场上方兴未艾，普遍应用于手机、数码以及动力电池等领域。但是，镍钴锰酸锂正极材料存在镍、钴、锰阳离子混排现象，导致其循环性能和充放电效率不高。中国专利CN108550802A公开了一种Y/La掺杂Co/B共包覆的镍钴锰三元正极材料及制备方法，用Co/B进行包覆后能一定程度上提高电池的循环性能。中国专利CN107946579A公开了一种锰酸锂包覆的镍钴铝酸锂正极材料及其制备方法，所制备的材料具有较好的循环稳定性和大倍率放电性能。但是Co/B或锰酸锂包覆难以提高镍钴锰酸锂正极材料的结构稳定性，镍钴锰酸锂的电化学性能有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种单晶高容量镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法，目的是提高镍钴锰酸锂正极材料的加工性能和电化学性能。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明还提供一种上述单晶高容量钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

1）以Li₂CO₃和Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂为原料，按Li:(Ni+Co+Mn)的摩尔比为1.05~1.2混合，得到预混料；

2）将步骤1）所得预混料在氧化气氛中进行第一次烧结，得到一次烧结料；

3）将步骤2）所得一次烧结料进行气磨粉碎，得到破碎料；

4）将氢氧化亚镍与步骤3）所得破碎料混合均匀，其中氢氧化亚镍与破碎料的质量比为1-5:100，得到预包覆复合材料；