[发明专利]一种制备镍钴锰酸锂单晶三元材料的方法

说明书

本发明涉及三元正极材料领域，公开了一种制备镍钴锰酸锂单晶三元材料的方法，该方法包括以下步骤:(1)将前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH与电池级碳酸锂混合，并加入锆的化合物，使得到的混合料中锆的质量含量为混合料总质量的0.1‑0.25％；(2)将步骤(1)所得混合料进行干法混料；(3)将步骤(2)所得混合料进行焙烧，得到料块；(4)将步骤(3)所得料块依次进行旋轮磨、气流磨和过筛；其中，所述电池级碳酸锂的平均粒度D₅₀为10‑12μm。该方法制备工艺简单、易于工业化生产应用；得到的镍钴锰酸锂单晶三元材料电化学性能优、材料性能稳定以及循环性能好。

技术领域

本发明涉及三元正极材料领域，具体涉及一种制备镍钴锰酸锂单晶三元材料的方法。

背景技术

三元正极材料是锂离子电池中常用的一类正极材料，目前三元正极材料主流有两个方向，分别是高容量材料方向和高电压材料方向。高容量材料一般指高镍材料，高镍材料具有以下缺陷：1、Li⁺/Ni²⁺离子混排严重，材料中的镍含量越高，越容易产生阳离子混排效应；2、高镍材料一般具有很高的残碱，过高的残碱一方面会导致与电解液发生反应而产气，另一方面需要通过水洗来降低残碱量；3、高镍材料的循环性能较差；4、高镍材料的高温性能较差；5、在高电压条件下，高镍材料出现相变即从层状结构到尖晶石结构的时间明显比单晶材料早。因此，现阶段较多材料开发人员将三元材料的研究方向转向单晶材料。相比于多晶材料，单晶材料具有更长的循环寿命、更好的高温循环性能以及高电压条件下更稳定的结构。

CN108933247A公开了一种简易制备AZO包覆523单晶镍钴锰三元正极材料的方法及产品，该方法采用湿法球磨结合固相烧结包覆工艺，制得的材料混料均匀、包覆均匀，使用该材料制作的扣式电池在3.0-4.3V测试电压下，0.1C首次放电比容量145mAh/g，1C循环100圈放电比容量为142mAh/g，容量保持率97.9％，该523单晶三元材料的电化学性能尚有很大的提升空间。并且，该技术方案采用球磨混料工艺，操作稍复杂，无法避免球磨珠的分离操作；其次采用三段烧结曲线工艺，且得到烧结料之后进行了洗涤、真空干燥等操作，工艺流程繁琐不利于工业化应用，并且单晶材料烧结温度高、残碱低，不适合烧结料直接进行水洗，以防止表面锂的过度流失。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的制备工艺复杂、不易于工业化生产、电化学性能较差以及循环性能较差的问题，提供一种制备镍钴锰酸锂单晶三元材料的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种制备镍钴锰酸锂单晶三元材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH与电池级碳酸锂按照Li：Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3＝(1+x):1的摩尔配比进行混合，0.04≤x≤0.08，并加入锆的化合物，使得到的混合料中锆的质量含量为混合料总质量的0.1-0.25％；

(2)将步骤(1)所得混合料进行干法混料；

(3)将步骤(2)所得混合料进行焙烧，得到料块；

(4)将步骤(3)所得料块依次进行旋轮磨、气流磨和过筛；

其中，所述电池级碳酸锂的平均粒度D₅₀为10-12μm。

优选地，在步骤(1)中，所述前驱体(Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3)OH的形貌为球形或类球形结构，平均粒度D₅₀范围为3-5μm。

优选地，在步骤(1)中，0.05≤x≤0.07。