[发明专利]一种碳包覆单晶型镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种单晶型锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1、取锂盐、纳米助熔剂、NCM三元前驱体为原料，采用干法混料方式将原料混合均匀，然后进行第一次烧结，得初产物；S2、步骤S1中的初产物依次进行进行破碎、气流粉碎、过筛，得到单晶型基材；S3、将步骤S2中的单晶型基材与有机碳源进行混合，在惰性气氛条件下，进行第二次烧结，然后将其依次进行破碎、过筛，得到碳包覆单晶型镍钴锰酸锂三元正极材料产物。本发明制备的正极材料，具有一次颗粒尺寸大、分散性好；大倍率、高温循环性能好等特点。

技术领域

本发明涉及新能源汽车用锂离子动力电池领域，具体涉及一种碳包覆单晶型镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法。

背景技术

目前，三元正极材料的比容量明显高于磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等正极产品，符合提高能量密度的发展方向。如何充分利用三元正极材料的高能量密度优势，同时兼顾长循环性能和高安全性能，成为国内外企业和科研机构争先开发的热点。

NCM三元正极材料的循环性能和安全性能较差，严重制约其在新能源汽车上的使用。因此，如何提高NCM三元正极材料的循环性能和安全性能？国内外诸多学者将目光聚焦到单晶型三元NCM正极材料。

单晶型材料相较二次颗粒球状材料，具有较大的晶体尺寸，在电化学循环过程中，能够很好的保障其结构的稳定性，进而拥有较好的循环性能。但是，单晶型三元正极材料也存在以下几个缺点，如：容量低(相同电压下)、比表面积大、阻抗高等。

单晶型NCM三元正极材料推广到新能源汽车上，需要进一步提高其常温和高温循环性能。传统的方法选择掺杂和包覆来提高常温和高温循环性能：掺杂阳离子或阴离子，提高三元材料结构稳定性，抑制相转变，增强热稳定性，降低电池阻抗，提高材料的循环性能和安全性能。目前，传统的包覆方法，选择干法或湿法，在基体材料表面形成一层纳米级金属氧化物，降低金属离子溶出，构筑稳定的液固界面，抑制三元材料表面相变，进而提高三元材料的循环稳定性。但是，该惰性的纳米氧化层会提高三元材料的界面阻抗，进而提高电池的内阻和温升等。因此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：传统的包覆方法，在基体材料表面形成一层纳米级金属氧化物，会提高三元材料的界面阻抗的问题。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种碳包覆单晶型镍钴锰酸锂三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、取锂盐、纳米助熔剂、NCM三元前驱体为原料，采用干法混料方式将所述原料混合均匀，然后进行第一次烧结，得初产物；所述原料中，Li元素的摩尔量与Ni、Co、Mn三种金属元素的总摩尔量之比为1.02～1.2；所述NCM三元前驱体，中位粒径D50为3.5～4.5um；比表面积BET5.0m²/g；松装密度1.2g/cm3，振实密度2.0g/cm³；所述干法混料的混料时间为0.5～8h，混料频率为30～150Hz；所述第一次烧结的反应条件为：氧气气氛的体积浓度50～99％；烧结温度700～1000℃；升温速率2～10℃/min；保温时间：8～20h。

S2、步骤S1中的初产物依次进行进行破碎、气流粉碎、过筛，得到单晶型基材；

S3、将步骤S2中的单晶型基材与有机碳源进行混合，在惰性气氛条件下，进行第二次烧结，然后将其依次进行破碎、过筛，得到碳包覆单晶型镍钴锰酸锂三元正极材料产物。