[发明专利]一种低成本低钴单晶三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低成本低钴单晶镍钴锰三元正极材料及其制备方法，将一定化学计量比的镍源、氧化钴、氧化锰、锂源及M掺杂剂加入研磨机内湿法研磨，研磨至不溶物粒度≤0.5μm的浆液，进行喷雾干燥，得到一种节能低成本低钴含锂三元前驱体A。将A高温富氧烧结，粉碎处理后得高分散单晶三元材料基体B；将B干法包覆X，低温空气气氛固相烧结、粉碎处理，即得一种低成本低钴单晶正极材料；本发明制造过程绿色环保、避免了前驱体制备及产品烧结过程污染物排放，操作工艺简单可控，成本低。且同时实现双掺杂与表面包覆，既稳定材料的结构，又有利于提高产品表面锂离子的迁移速度，降低产品表面残碱。该材料容量高，循环和高温性安全性良好。

技术领域：

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种低成本低钴单晶镍钴锰三元正极材料制备方法。

背景技术：

随着国家对新能源汽车政策补贴退坡、国际锂钴资源竞争加剧及新能源汽车续航里程要求不断提高，国内外锂电企业的成本压力也在快速升温加剧，锂电正极材料占锂离子原材料成本接近60％，因此高性能，低成本正极材料成为锂电行业关注热点。低钴高镍三元材料由于其具备高容量、安全好、价格低廉等得到了研究者青睐。

另外，单晶低钴高镍三元正极材料与普通二次球形三元材料相比，一次球颗粒较大，在锂电池极片制备过程中粉体颗粒不会碎裂，不会形成新的界面，不会导致锂电池性能的弱化；且压实密度高，极片加工性能好、优异的电性能和安全性能，将成为未来几年三元动力材料的一个发展趋势，有望成为正极材料后期发展的方向之一。因此，开发一种低成本低钴高镍单晶三元正极材料成为锂电市场发展趋势。

目前行业人员普遍采用共沉淀法制备小颗粒前驱体，与氢氧化锂混合，多次烧结制备单晶三元正极材料。一方面，共沉淀法制备小颗粒前驱体需要花费约25％制造成本去处理废液排放问题。另一方面，低钴单晶三元产品因使用氢氧化锂，配料、烧结过程中会产生大量刺激性强碱废固气，不仅影响环境，还需要相应废固气处理设备，且烧结条件苛刻，烧结能耗高等问题。

发明内容：

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低成本低钴单晶三元正极材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种低成本低钴单晶三元正极材料制备方法，包括以下步骤：

1)将一定化学计量比例的氧化钴、氧化锰、醋酸镍和氧化镍、锂源及M摻杂剂按易溶，难溶、不溶的顺序加入研磨机内湿法研磨，研磨至不溶物粒度≤0.5μm的浆液，进行喷雾干燥，得到一种节能低成本低钴含锂三元前驱体A。

2)将A通过气流粉碎后，在一定氧含量的气氛炉内700～1000℃烧结8～20h，破碎、分散、过筛处理后即得高分散单晶三元材料基体B；

3)将B与包覆剂X按1:(0.001～0.1)摩尔比例称取并且加入高速混料机中混合，即得混合物料C；

4)低温烧结:将物料C在温度100～600℃的空气气氛炉中烧结3～20h，进行粉碎、过筛处理，即得目标产物。

在一个或多个实施例中，步骤1)将一定化学计量比的镍源、氧化钴、氧化锰、锂源及M掺杂剂指的是，Ni：Co：Mn：Li：M氧化物的摩尔比为a:b:c:y:x，其中y的范围为1.0～1.1，x的范围为0～0.05。