[发明专利]一种复合高镍三元材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合高镍三元材料的制备方法及应用，将二次球形高镍三元材料和单晶型高镍三元材料按照质量比9:1~5:5混合均匀，得复合高镍三元材料。本发明可以兼顾二次球型和单晶型高镍三元材料的优点，同时减少两种材料各种的缺点，在提供高能量密度，高压实的基础上，表现出较好的循环稳定性和较低的阻抗及阻抗增长；本发明制得的复合高镍三元材料在提供高比能量的同时，可以兼顾放电容量和循环性能，且有较好的加工性能，成品电池的产气，阻抗增长和循环性能相较于单形貌材料，在综合性能上有明显优势，可应用于在高能量密度汽车动力电池中。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种复合高镍三元材料的制备方法及应用。

背景技术

锂离子电池三元正极材料Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂具有容量高，制备方法简单，易于大规模工业生产的优点，而三元正极材料分为单晶型和二次球型，不同形貌的正极材料所制备的电池运用在不同用途。

对于二次球型正极材料，其能量密度较高，倍率性能好，但是循环性能较差，容易在循环过程中开裂粉化，且极片制作时材料的压实密度较低，很难达到较高的能量密度，而单晶型三元材料有着较高的压实密度和循环性能，但其倍率性能差，阻抗高的缺点也阻碍了其大规模的应用。

中国专利文献上公开了“一种高镍三元正极材料制备方法”，其申请公布号为CN112479271A，该发明采用镍钴锰酸锂作为基体，表面掺杂特定量的铝元素，并进行磺酸基包覆，通过铝离子和磺酸基团的协同作用提高所制备镍钴锰三元正极材料的锂离子扩散能力，降低阳离子混排现象，从而提高材料的电化学稳定性。但是，该发明的锂离子电池的倍率性能并没有得到有效提高。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术中存在的问题，提供了一种具有较好的循环稳定性和较低的阻抗及阻抗增长、兼顾放电容量和循环性能的高比能量复合高镍三元材料的制备方法。

本发明还提供了一种复合高镍三元材料在锂离子电池中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合高镍三元材料的制备方法，将二次球形高镍三元材料和单晶型高镍三元材料按照质量比9:1～5:5混合均匀，得复合高镍三元材料。混合设备可以但不限是机械融合机和高速混合机。

本发明根据二次球型高镍三元材料与单晶型高镍三元材料的扣电首次放电容量进行匹配，两种材料的初始放电容量差＜3mAh/g，采用特定的掺混比例将二次球形高镍三元材料和单晶型高镍三元材料混合制得复合高镍三元材料，该复合高镍三元材料在提供高比能量的同时，可以兼顾放电容量和循环性能，且有较好的加工性能，成品电池的产气，阻抗增长和循环性能相较于单形貌材料，在综合性能上有明显优势。必须按照上述掺混比例混合才可以得到较优性能的材料，二次球形高镍三元材料比例过低，起不到提升容量和改善DCR的作用；二次球形高镍三元材料比例过高，循环过程中二次球容易破碎，影响循环性能。

作为优选，所述二次球形高镍三元材料的制备方法为：

(1)将镍钴锰酸盐加入到碱液中，调节pH为11.5～12，于50～60℃温度条件下200～700r/min搅拌条件下发生共沉淀反应，洗涤、干燥，得二次球形前驱体；所述二次球形前驱体的粒径控制在8～16μm；所述碱液为氨水与氢氧化钠的水溶液，所述碱液中氢氧化钠的浓度为15～30％；氨水的浓度为15～20％；

(2)将二次球形前驱体和锂化合物按照摩尔比1：(1～1.06)混合均匀，富氧气氛条件下，800～900℃下恒温煅烧3～12h，得二次球形烧结三元材料；

(3)将烧结三元材料破碎，分筛，D50控制在8-12μm，水洗，水料比为1:(8～10)，烘干，加入包覆剂进行二次烧结，得二次球形粉料；烘干温度控制在80～120℃，优选为100℃；干燥设备可以是真空干燥箱，也可以是回转干燥窑；