[发明专利]一种板块状高镍单晶三元材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种板块状高镍单晶三元材料的制备方法，涉及锂离子电池材料技术领域，制备方法包括如下步骤：配制含有金属Ni、Co、Mn的混合盐溶液；配制含有表面活性剂的助剂溶液；将配制好的助剂溶液加入到配制好的混合盐溶液中，混合均匀形成反应液；将反应液与混合碱溶液并流加入到含有氨水底液的反应釜中，在氮气氛围保护下进行充分反应得到悬浊液；将悬浊液过滤洗涤、烘干得到板块状单晶材料的前驱体；将锂盐与得到的前驱体进行混合球磨后进行富氧烧结，再冷却至室温得到形貌统一的板块状高镍单晶三元材料。采用本发明方法制得的板块状高镍单晶三元材料形貌规整，XRD特征峰强烈，粒度分布集中，压实密度大，材料加工性能优越。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种板块状高镍单晶三元材料的制备方法。

背景技术

新能源车技术指标具体体现在：稳步提高新能源汽车动力电池系统能量密度门槛要求，适度提高新能源汽车整车能耗要求，提高纯电动乘用车续驶里程门槛要求。在此背景下三元材料也逐步向高镍化、单晶化发展。

相对于常规的三元材料，高镍单晶三元材料的比容量更高，高电压下的循环稳定性更强，热稳定性也更优异。但是目前市场上的高镍单晶三元材料多为形貌不规则的块状结构，且颗粒尺寸均一性较差，粒度分布较宽，这样的结构导致材料压实密度低，体积能量密度低，从而制约了该材料在高能量密度锂离子电池上的应用。

发明内容

为此，本发明提供一种板块状高镍单晶三元材料的制备方法，以解决现有高镍单晶三元材料多为形貌不规则的块状结构，且颗粒尺寸均一性较差，粒度分布较宽，导致材料压实密度低，体积能量密度低，从而制约了该材料在高能量密度锂离子电池上的应用的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种板块状高镍单晶三元材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

配制含有金属Ni、Co、Mn的混合盐溶液；配制含有表面活性剂的助剂溶液；

将配制好的所述助剂溶液加入到配制好的所述混合盐溶液中，混合均匀形成反应液；

将所述反应液与混合碱溶液并流加入到含有氨水底液的反应釜中，在氮气氛围保护下进行充分反应得到悬浊液；

将所述悬浊液过滤洗涤、烘干得到板块状单晶材料的前驱体Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中0.6≤x≤0.95，0＜y≤0.25，0＜z≤0.25，x+y+z＝1；

将锂盐与得到的所述前驱体Ni_xCo_yMn_z(OH)₂进行混合球磨后进行富氧烧结，再冷却至室温得到形貌统一的板块状高镍单晶三元材料。

本发明一种板块状高镍单晶三元材料的制备方法通过在合成过程中加入适当类型及适当剂量的表面活性剂，可以使表面活性剂分子充分均匀地吸附在前驱体晶粒固液结合界面，能在一定程度地改变调整液固界面的表面能，从而控制沉淀出的前驱体一次颗粒的堆积方式及形貌本身，当前驱体与锂盐固相烧结时残留的表面活性剂可以调控晶体不同晶面的生长速率，对特定晶面有引导生长的作用，从而使晶体定向生长成板块状得到板块状高镍单晶三元材料，该形状的高镍单晶三元材料压实密度大，体积能量密度大，加工性能优越。

进一步地，所述混合盐溶液中金属离子的总浓度为1～3mol/L。

通过对混合盐溶液中金属离子的总浓度的限定，保证高镍单晶三元材料的产能，混合盐溶液中金属离子的总浓度低于1mol/L，高镍单晶三元材料的产能小，混合盐溶液中金属离子的总浓度高于3mol/L，盐溶解度不够，不利于混合盐溶液的配制。

进一步地，所述混合盐溶液中的混合盐为氯化盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或几种。