[发明专利]一种定向排列高镍三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种定向排列高镍三元正极材料及其制备方法。本所述三元正极材料化学式为LiNi1‑x‑yCoxMnyO2，其中，0＜x≤0.20，0＜y≤0.30；所述三元正极材料由微米级短棒状一次颗粒通过放射状定向排列堆积而成的球形二次颗粒。本发明通过控制材料前驱体合成工艺，将前驱体与锂源混合烧结后制得高镍正极材料基材，水洗包覆后再进行二次烧结得到定向排列高镍正极材料；本发明方法制得的高镍正极材料长循环性能及倍率性能优异，同时表面包覆可以有效降低高镍正极材料的残余锂，提高材料的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种定向排列高镍三元正极材料及其制备方法。

背景技术

随着国家和人民的环境保护意识日益增强，绿色能源受到越来越多的重视。锂离子电池因为其能量密度高、使用寿命长、高低温环境性能好和无记忆效应等特点，其应用范围不断扩大，在日常电子产品甚至电动汽车领域应用日益广泛。国家对新能源汽车的支持与补贴更加速了锂离子电池的应用。根据工信部公布的新能源汽车补贴政策，纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于90Wh/kg，对高于120Wh/jg的按1.1倍给予补贴，因此镍钴锰三元高镍正极材料因其能量密度高而受到格外关注。为满足三元高镍正极材料在电动汽车上的应用，对三元高镍正极材料的功率特性、循环性能和热稳定性提出了更高的要求。

众所周知，在三元材料中，镍含量越高，比容量越高，但三元高镍正极材料的安全性能、循环性能、倍率性能和热稳定性却随镍含量的升高而降低。在现有技术条件下，镍钴锰三元正极材料主要为333型和523型，622型和811型的高镍三元正极材料因上述限制目前并没有在新能源汽车领域大量使用。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》中明确要求轿车动力电池能量密度要达到200Wh/kg，所以三元高镍正极材料在新能源领域尤其是纯电车领域地位越来越重要，开发运用镍含量更高的三元高镍正极材料是一种趋势所在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种定向排列高镍三元正极材料及其制备方法。本发明通过控制材料前驱体合成工艺，将前驱体与锂源混合烧结后制得高镍正极材料基材，水洗包覆后再进行二次烧结得到定向排列高镍正极材料；本发明方法制得的定向排列高镍正极材料长循环性能及倍率性能优异，同时表面包覆可以有效降低高镍正极材料的残余锂，提高材料的安全性能；本发明定向排列高镍三元正极材料制备出的锂离子电池具有更好的长循环性能、热稳定性和倍率性能，全电池1C循环充放电300次，循环保持率在96％以上，全电池1C循环寿命达2000次以上，可以满足动力电池市场上对于长循环寿命和高倍率性能的需求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术手段为：

一种定向排列高镍三元正极材料，其特征在于，所述三元正极材料化学式为LiNi1-x-yCoxMnyO2，其中，0＜x≤0.20，0＜y≤0.30；所述三元正极材料由微米级短棒状一次颗粒通过放射状定向排列堆积而成的球形二次颗粒。

优选地，所述正极材料的前驱体为Ni1-x-yCoxMny(OH)2，其中，0＜x≤0.20，0＜y≤0.30；

优选地，所述一次颗粒的直径为200～1000nm。

优选地，所述二次颗粒的直径为10～20μm。

一种定向排列高镍三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：