[发明专利]镍钴锰酸锂复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种单晶镍钴锰酸锂复合材料及其制备方法，将三元前驱体、锂盐及助溶剂按照预定比例在混料机中混合均匀；将混合后的材料在富氧气氛下经煅烧处理后冷却，将冷却后的材料粉碎、过筛、除铁，得到单晶镍钴锰酸锂材料；将制得的材料与碳源以及金属氧化物按照预定比例在球磨机中混合均匀；将混合后的材料在惰性气氛下经煅烧处理后冷却，将冷却后的材料粉碎、过筛、除铁，得到碳和金属氧化物复合包覆的单晶镍钴锰酸锂复合材料。本发明提供的单晶镍钴锰酸锂复合材料及其制备方法，制备工艺简单，制备的材料结构稳定，倍率性能优异，材料具有优异的循环性能、导电性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种镍钴锰酸锂复合材料及其及制备方法。

背景技术

目前市场上的层状镍钴锰酸锂正极材料以二次粒子形貌为主，电池制备过程中二次粒子在压实过程中易破碎，并且随着充放电电压的提高和充电次数的增加，材料表面被电解液腐蚀粉化导致材料结构坍塌，这些将导致电池的容量迅速衰减，循环性能变差以及电池的安全性能不佳等，材料形貌的单晶化可以很好的解决以上二次粒子存在的问题，提高材料的循环性能和安全性能，但单晶化也会带来不利影响，一方面单晶材料的制备需要在更高的烧结温度下进行，过高的烧结温度会加剧锂的挥发，使材料结构产生缺陷，材料性能下降；另一方面单晶材料的一次粒子尺寸一般在5μm左右，远大于多晶材料中1.0-1.5μm一次粒子尺寸，一次粒子尺寸的长大导致锂离子传输路径增加，材料电性能下降。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种镍钴锰酸锂复合材料的制备方法，其制备出的复合材料结构稳定，电性能提升。

本发明提供一种镍钴锰酸锂复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将三元前驱体Ni_xCo_yMn_z(OH)₂、锂盐及助溶剂按照预定比例混合均匀，得到第一混合材料，三元前驱体中的X、Y及Z的总和为1；

步骤2，将第一混合材料进行煅烧处理，然后冷却，将冷却后的材料进行粉碎、过筛、除铁，得到单晶镍钴锰酸锂材料Li₁+_xNi_xCo_yMn_zO₂；

步骤3，将制得的单晶镍钴锰酸锂材料与碳源以及金属氧化物按照预定比混合均匀，得到第二混合材料；

步骤4，将第二混合材料进行煅烧处理，然后冷却，将冷却后的材料进行粉碎、过筛、除铁，得到碳和金属氧化物复合包覆的镍钴锰酸锂复合材料。

进一步的，所述步骤1中的三元前驱体的粒径为2-10μm。

进一步的，所述步骤1中的三元前驱体的粒径为3-7μm。

进一步的，所述步骤1中锂盐中的锂和三元前驱体中镍钴锰的摩尔比为(1.0～1.2):1.0，助溶剂添加量为三元前驱体质量的0～5wt％，其中不包含0wt％。

进一步的，所述步骤3中碳源和金属氧化物的添加量分别为单晶镍钴锰酸锂材料质量的0～5wt％，其中不包含0wt％。

进一步的，所述步骤1中的锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、氧化锂及硝酸锂中的一种或多种混合材料，助溶剂为氧化硼、硼酸、氟化铝、氟化锂中的一种或多种混合材料。

进一步的，所述步骤3中的碳源为葡萄糖、蔗糖、淀粉、聚乙二醇、聚乙烯醇、石墨烯、碳纳米管、石墨烯杂化物中的一种或多种混合材料，所述金属氧化物为氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钨、氧化锌、氧化镁、氧化钇、氧化铈、氧化镧中的至少一种。

进一步的，所述步骤2中的第一混合材料在800-1100℃和富氧气氛下进行煅烧。