[发明专利]一种小粒径单晶正极材料及其制备方法与锂离子电池

权利要求书

1.一种小粒径单晶正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按照化学计量比取锂源化合物、镍源化合物、钴源化合物和锰源化合物，与络合剂A的水溶液进行混合，反应得到混合溶液；

S2：向所述混合溶液中加入络合剂B的水溶液，反应得到溶胶；

S3：将所述溶胶加热，蒸发浓缩形成凝胶；

S4：将所述凝胶进行分步煅烧，得到小粒径单晶正极材料；

其中，所述小粒径单晶正极材料的化学通式为Li_kNi_xCo_yMn_zO₂，x:y:z＝(0.10～0.85):(0.05～0.40):(0.10～0.35)，0.95≤k≤1.15；所述络合剂A为2-羟基丙酸、天冬氨酸、奎宁酸、琥珀酸或蚁酸中的至少一种；所述络合剂B为抗坏血酸、氨基葡萄糖、酪氨酸或氨基丁酸中的至少一种。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂源化合物、镍源化合物、钴源化合物和锰源化合物各自独立地为锂、镍、钴、锰元素的氧化物、醋酸盐或草酸盐中的至少一种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂A的质量与所述锂源化合物、镍源化合物、钴源化合物和锰源化合物的总质量之比为(5-50)：(50-95)。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂B的质量与所述小粒径单晶正极材料的质量之比为5～500：1000；

所述络合剂B的水溶液的浓度为0.01～3mol/L；向所述混合溶液中加入所述络合剂B的水溶液的进料流量为0.1～20L/h。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述反应的温度为30-70℃，时间为0.1-1h，搅拌速度为200-600r/min；

步骤S2中所述反应的温度为30-70℃，时间为0.1-1h，搅拌速度为300-800r/min。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3前，还包括：调节所述溶胶的pH为6.5～7.5；步骤S3中所述加热的温度为40～90℃。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凝胶的黏度为40000-100000mpa.s。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述分步煅烧包括：将所述凝胶在氧气或空气气氛下进行至少两步煅烧；

其中，第一步煅烧的温度为300～450℃，停留时间为2～12h，升温速率为1～10℃/min；第二步煅烧温度550～900℃，停留时间为1～15h，升温速率为5～20℃/min；或

第一步煅烧的温度为100～400℃，停留时间2～15h，升温速率为1～10℃/min，第二步煅烧的温度为450～900℃，停留时间1～12h，升温速率为1～20℃/min，第三步煅烧的温度350～850℃，停留时间1～9h，降温速率为5～20℃/min；或

第一步煅烧的温度为100～250℃，停留时间2～12h，升温速率为1～10℃/min，第二步煅烧的温度为300～450℃，停留时间1～15h，升温速率为5～20℃/min，第三步煅烧的温度为500～880℃，停留时间1～15h，升温速率为5～20℃/min。

9.一种小粒径单晶正极材料，其特征在于，采用如权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到；所述小粒径单晶正极材料的粒径D50为1.5μm～5μm。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求9所述的小粒径单晶正极材料。