[发明专利]免洗高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及新能源汽车用锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种高镍单晶锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。一种免洗高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将氢氧化锂和添加剂溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入小粒晶、球状的NCM三元前驱体，搅拌；（2）将步骤（1）搅拌后的浆料进行动态蒸干，过筛，获得分散性较好的粉体物料；（3）在富氧的气氛条件下，进行一次烧结；将烧结后的材料进行颚破、对辊、气流粉碎、过筛，得到单晶一烧基材；（4）将单晶一烧基材与含B元素的酸性包覆剂进行混合，在二氧化碳和氧气的复合气氛条件下，再次进行烧结，然后将其进行气流粉碎、过筛，得到产品。

技术领域

本发明涉及新能源汽车用锂离子动力电池技术领域，具体涉及一种高镍单晶锂离子电池镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

随着补贴政策退坡，车企和电池生产商都不得不在成本控制上再下功夫，包括贵金属材料成本、研发和制造成本的降低，新能源汽车的竞争体现在电池上的竞争。随着电池模组技术和设计水平的逐步提高，如：“刀片电池”可以显著提高电池的体积利用率等。新能源汽车用动力电池主流的两款正极材料为三元镍钴锰酸锂和磷酸铁锂，前者的能量密度明显高于后者，符合提高能量密度发展方向。从长远发展出发，三元镍钴锰酸锂有望用于长续航里程的高端新能源汽车，磷酸铁锂主要用于低端、短里程的新能源汽车领域。

三元电池能量密度的提升，除了通过提高NCM三元材料中的Ni的含量，达到提升比容量的目的以外；还可以通过提高充放电截止电压和材料压实密度来实现，单晶高镍三元NCM正极材料成为主要研究方向。

高镍三元NCM正极材料不管是二次球还单晶型，都存在表面残碱过高的问题，严重影响着电池的安全性能。目前，学术界和企业都采用传统的水洗工艺，能够行之有效的降低材料表面残碱；但是，企业会面临大量的废水产生，里面含有Ni、Co、Mn等金属离子，需要花费一定的财力进行废水处理。

发明内容

本发明希望针对水洗对环境不友好的问题，开发出一种低成本、简易、可适用于规模化应用的制备免洗高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的方法，具体方案如下： 一种免洗高镍单晶镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氢氧化锂和添加剂溶解于去离子水中，待完全溶解后，加入小粒晶、球状的NCM三元前驱体，搅拌，所述添加剂为可溶性或悬浊液添加剂；

其中：

a．通过前驱体工艺控制，获得小粒晶、球状的NCM三元前驱体，平均粒度D50：3.0—4.0um；比表面积BET： 5.0 m²/g；松装密度 1.0 g/cm³，振实密度 1.8 g/cm³；

b．配料中Li（即氢氧化锂的锂元素）/Me（Ni+Co+Mn，即NCM三元前驱体中Ni，Co和Mn元素和）摩尔比：0.90—1.10；

c．添加剂中金属元素占比NCM三元前驱体总金属元素重量：0.05—1.0 wt%。

添加剂可选氢氧化物、硫酸盐、氯化物中的一种或多种；

氢氧化物可选：NaOH、KOH、Al(OH)₃、Mg(OH)₂、Ba(OH)₂等；

硫酸盐可选：Na₂SO₄、K₂SO₄、Al₂(SO₄)₃、ZrSO₄、CoSO₄、MgSO₄、Ti(SO₄)₂等；