[发明专利]一种核壳结构高镍单晶三元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构高镍单晶三元正极材料的制备方法，包括：1)制备高镍单晶镍钴锰酸锂三元正极材料(Li_aNi_xCo_yMn_zO₂，0.9≤a≤1.2，0.6＜x≤0.9，0＜y≤0.2，0＜z≤0.3，x+y+z＝1)；2)将纳米尺寸的低镍型镍钴锰氢氧化物(Ni_xCo_yMn_z)OH₂，0.3≤x≤0.6，0.1＜y≤0.3，x+y+z＝1)或四氧化三钴和锂盐加入无水乙醇中得固液混合物；3)在搅拌条件下将高镍单晶镍钴锰酸锂三元正极材料加至固液混合物中制得混匀浆料；4)在真空条件下干燥以除去混匀浆料中的无水乙醇；5)将干燥后所得物料烧结成型，制成；本发明方法简单，制备的正极材料稳定且性能优异。

技术领域

本发明属于能源器件电极材料领域，涉及一种正极材料，具体涉及一种核壳结构高镍单晶三元正极材料的制备方法。

背景技术

目前动力电池市场对于电池正极材料材料的主要追求指标就是高安全性能、高能量密度和高循环性能三个方面。

高镍系三元正极材料在能量密度上相对于其他正极材料有非常高的优势，但是同时由于高镍三元的表面晶体结构的缺陷使其非常容易发生表面相变，导致材料体系在电池充放电过程中相对于其他低镍材料更容易产氧，使电池的循环性能和安全性能大大降低。相对于二次颗粒形貌的正极材料，单晶一次颗粒形貌使正极材料表面缺陷更少，安全性能和循环性能可以得到较大提升，但目前的制备方法中均或多或少的存在制备效率低且不易成型，例如中国发明专利CN104409716A，公开了一种具有浓度梯度的镍锂离子电池正极材料及其制备方法，包括如下步骤：(1)采用共沉淀法合成核材料前躯体，然后在核材料前躯体外面共沉淀壳层材料溶液，经过陈化、洗涤、干燥得到由壳层材料包覆核材料的复合前躯体；(2)复合前躯体中加入锂源，研磨混合后煅烧冷却，制得镍锂离子电池正极材料；或者存在表面处理粗糙，包覆不均匀，且在实际的应用过程中表面结构不稳定，例如中国发明专利CN103022471B，公开的一种改善高镍三元正极材料电化学性能的方法，包括以下步骤：(1)在水、水溶液或溶剂存在的条件下溶解可溶性钴盐得到可溶性钴盐溶液；(2)将高镍三元正极材料分散到可溶性钴盐溶液中并搅拌均匀得到含有高镍三元正极材料的可溶性钴盐溶液；(3)在水、水溶液或溶剂存在的条件下溶解可溶性锂盐得到锂盐溶液；(4)将锂盐溶液滴加至含有高镍三元正极材料的可溶性钴盐溶液中；(5)喷雾干燥上述混合物液体；(6)在空气或氧气存在条件下高温烧结干燥后的混合物经过筛即得到经包覆处理的正极材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的制备核壳结构高镍单晶三元正极材料的方法，得到兼顾高能量密度、高安全性能、高循环性能的优秀正极材料，且稳定性性极佳。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种核壳结构高镍单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)制备通式(I)所示的高镍单晶镍钴锰酸锂三元正极材料，Li_aNi_xCo_yMn_zO₂(I)，式中0.9≤a≤1.2，0.6＜x≤0.9，0＜y≤0.2，0＜z≤0.3，且x+y+z＝1；

(2)将纳米尺寸的通式(Ⅱ)所示的低镍型镍钴锰氢氧化物和锂盐加入无水乙醇中，混匀，制成固液混合物，Ni_xCo_yMn_z)OH₂(Ⅱ)，式中0.3≤x≤0.6，0.1＜y≤0.3，且x+y+z＝1；或者，

将纳米尺寸的四氧化三钴和锂盐加入无水乙醇中，混匀，制成固液混合物；