[发明专利]一种低钴单晶正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及电池领域，更具体地，本发明涉及一种低钴单晶正极材料的制备方法。包括：将镍钴锰前驱体、氧化性锂盐、添加剂一混合、一次焙烧，得到低钴单晶正极材料。本发明通过使用低钴、无钴化正极材料为基体，利用锂盐的氧化分解得到氧，一方面提供锂源，另一方面有效抑制了阳离子混排和正极材料的高温失氧反应，并通过体相掺杂和表面包覆，有利于抑制晶体结构的改变、减少电解液与材料的副反应，使得制备得到的低钴、无钴化低钴单晶正极材料晶体结构好、化学价无缺陷，具有制备成本低、工艺简单、制备周期短的特点，可应用于锂离子电池中，提高理化性能和电性能。

技术领域

本发明涉及电池领域，更具体地，本发明涉及一种低钴单晶正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种可充电二次电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间的脱嵌来进行工作。锂离子电池具有工作电压高、循环寿命长、比容量大、安全性能好、自放电小、无记忆效应等优点。

目前商品化的锂离子电池正极材料主要有层状结构的三元正极材料，富锂锰基材料，锰酸锂以及磷酸铁锂等，其中，镍钴锰酸锂三元正极材料由于高能量密度受到了人们的青睐，近年来，随着全球电动汽车市场不断升温，低钴单晶锂离子电池需求量大增。其中，钴是低钴单晶锂离子电池正极材料的重要元素之一，主要起到稳定结构、提高材料循环和导电性能的作用，且钴也是低钴单晶电池正极材料中最昂贵的“一元”，因此，为降低电池成本，“低钴”和“去钴”一直是产业界努力的方向。

目前一般通过降低钴的使用来降低生产成本。在低钴正极材料制备过程中，镍难以从二价转化成三价，且在高温下不稳定，容易发生分解等，难以在较高温度下焙烧，影响生产效率。且因为固相高温焙烧过程中失氧反应的发生，容易导致晶体结构变差，目前难以有效抑制失氧反应，使得正极材料的晶体结构、化合价态存在一定程度的缺陷，影响循环性能、放电容量等性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种低钴单晶正极材料的制备方法，包括：

将镍钴锰前驱体、氧化性锂盐、添加剂一混合、一次焙烧，得到氧化性锂盐改性的中间产物。

作为本发明一种优选的技术方案，所述氧化性锂盐中的锂的摩尔数，和镍钴锰前驱体中镍、钴、锰总摩尔数的摩尔比为(1.02～1.3)：1。

作为本发明一种优选的技术方案，所述氧化性锂盐选自高氯酸锂、高锰酸锂、过氧化锂、超氧化锂、亚硝酸锂、亚硫酸锂、硫代硫酸锂、铋酸锂、次氯酸锂、亚氯酸锂中的一种或多种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述镍钴锰前驱体(例如：Ni_xCo_yMn_z(OH)₂)中的镍、钴、锰的摩尔比满足：0.30≤x≤0.95，0≤y≤0.1，0≤z≤0.4，x+y+z＝1。

作为本发明一种优选的技术方案，所述添加剂一中的元素包括Mg、Ca、Sr、Ba，Sn、B、Al、Ga、Bi、Si、Na、Ce、In、S、F、P、Sb、C、Rh、Ti、Zr、Mo、V、W、Nb、Y、Ta、Cr、La、Ce、Pr、Mg、Ca中的至少一种。

作为本发明一种优选的技术方案，所述添加剂一占镍钴锰前驱体和氧化性锂盐总重量的0～10wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述一次焙烧后，得到氧化性锂盐改性中间产物，加入添加剂二、二次焙烧，得到低钴单晶正极材料。

作为本发明一种优选的技术方案，所述添加剂二占氧化性锂盐改性中间产物的0～10wt％。

作为本发明一种优选的技术方案，所述添加剂二中的元素包括Mg、Ca、Sr、Ba，Sn、B、Al、Ga、Bi、Si、Na、Ce、In、S、F、P、Sb、C、Rh、Ti、Zr、Mo、V、W、Nb、Y、Ta、Cr、La、Ce、Pr、Mg、Ca中的至少一种。