[发明专利]一种高容量单晶高镍锂电池正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高容量单晶高镍锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

1)制备类单晶前驱体：将高镍锂电池正极材料前驱体和固体添加剂在高速混合机中进行混合；配置含锆源、掺杂剂、润湿剂的液体添加剂；将所述液体添加剂用高压喷雾方式均匀喷雾到前驱体和固体添加剂混合料中继续混合；混合完成后在400～800℃下在空气气氛中煅烧，之后进行研磨粉碎得到类单晶前驱体；

2)制备单晶高镍锂电池正极材料：将步骤1)制备的类单晶前驱体与锂源在高速混合机中混合，之后在700～900℃下在含氧气氛中煅烧，出料后经研磨碾压、旋风分离，过筛后得到高容量单晶高镍正极材料半成品，然后经过水洗、热处理得到高容量单晶高镍锂电池正极材料；

步骤1)中，所述固体添加剂为纳米级WO₃、Co(OH)₂、Co₃O₄、MnO₂中的一种或多种，其中阳离子元素为M；所述掺杂剂为MgCl₂、C₉H₁₅AlO₉、Ti₂O(OH)₂(C₆H₅O₇)·3H₂O、H₃BO₃中的一种或多种，其中阳离子元素为N；所述润湿剂为非离子表面活性剂OP-10、TX-10、TX-100、NP-10中的一种或两种，所述锆源为(NH₄)₂Zr(CO₃)₃、(NH₄)₂ZrF₆中的一种或两种。

2.如权利要求1所述高容量单晶高镍锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，高镍锂电池正极材料前驱体和含M元素的固体添加剂定量称量使得M/(Ni+Co+Mn)的摩尔比为0～0.05，然后加入至高速混合机混合20～60min；液体添加剂均匀喷雾至前驱体和固体添加剂混合料中继续混合20～60min，并且控制液体添加剂的使用量，使得(Zr+N)/(Ni+Co+Mn)的摩尔比为0～0.05；混合完成后在400～800℃下在空气气氛中煅烧4～8h；

步骤2)中，称量类单晶前驱体与锂源在高速混合机中混合，混合时间为20～60min，控制称量比例使得Li/(Ni+Co+Mn+Zr+M+N)摩尔比在1.00～1.15范围内，之后在700～900℃下含氧气氛中煅烧10～15h。

3.如权利要求1所述高容量单晶高镍锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述非离子表面活性剂的质量含量百分比为0.001％-0.1％，HLB值在6～15之间。

4.如权利要求2所述高容量单晶高镍锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述液体添加剂与高镍锂电池正极材料前驱体形成的接触角为Θ，其中0＜Θ＜20°，以使液体添加剂铺展和渗透到前驱体颗粒中。

5.一种高容量单晶高镍锂电池正极材料，其特征在于，所述高容量单晶高镍锂电池正极材料采用如权利要求1-4任一项所述方法制备得到。

6.如权利要求5所述高容量单晶高镍锂电池正极材料，其特征在于，所述高容量单晶高镍锂电池正极材料的化学通式为Li_aNi_xCo_yMn_1-x-yZr_bM_cN_dO₂，其中，1.00≤a≤1.15，x≥0.8，0＜y≤0.2，0＜b+c+d＜0.1，其中M为阳离子掺杂元素W、Mn、Co中的一种或多种，N为阳离子掺杂元素Mg、Al、Ti、B中的一种或多种。

7.如权利要求6所述高容量单晶高镍锂电池正极材料，其特征在于，所述高容量单晶高镍锂电池正极材料的中位粒径2um≤D₅₀≤5um。

8.如权利要求7所述高容量单晶高镍锂电池正极材料，其特征在于，所述高容量单晶高镍锂电池正极材料的晶体结构为R-3m六方层状结构。