[发明专利]一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法

说明书

本发明公开了一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法，属于锂离子电池材料领域。本发明通过溶剂热‑共沉淀复合方法合成一种单晶且具有核壳结构的高镍富钴层状正极材料。本发明能有效抑制高镍层状材料在4.2V处的非稳态相变，且抑制了微裂纹由颗粒内向表面蔓延，大大提升了其循环性能。该策略优点在于从根本上解决了高镍三元材料循环衰减严重的问题，效果显著，对规模化工业生产的意义重大。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法。

背景技术

随着新能源时代的步伐越迈越快，世界各国的新能源行业迅猛发展。其中以储能为代表的锂离子电池成为了新能源行业发展的重中之重。尤其是汽车领域，以我国为例，像小鹏、蔚来、比亚迪等新能源汽车制造商蜂拥而至，他们将共同撑起中国新能源汽车发展的旗帜。电动汽车中的锂离子电池正极材料以磷酸铁锂与三元材料为主。

如今，高镍三元材料因其具有高超的能量密度以及功率密度将成为下一代高能量密度动力电池正极材料的首选。材料能量密度超过800wh/kg，8系高镍三元材料有望帮助动力电池系统能量密度超越200wh/kg。在三元正极材料中，人们往往忽略了Co的重要性而一味地想要降低Co含量盲目提升Ni含量以达到能量密度/成本的最大化，从而导致8系高镍正极材料的循环稳定性下降。

发明内容

本发明的目的是坚持以富钴的高镍三元材料出发，提出一个用核壳结构来应对富钴高镍三元材料不足的发明。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法，包括以下步骤：

步骤(1)、制备核结构：

以聚乙二醇的水溶液作为溶剂、尿素作为沉淀剂，加入至以Ni_0.82Co_0.12Mn_0.06CO₃中金属元素的化学计量比配置的第一金属盐溶液中，然后转移到水热反应釜内反应，即得到核-Ni_0.82Co_0.12Mn_0.06CO₃；

步骤(2)、制备核壳结构的前驱体：

将核-Ni_0.82Co_0.12Mn_0.06CO₃加入至反应釜中作为共沉淀反应釜底液，然后按照壳-Ni_0.75Co_0.15Mn_0.1(OH)₂中金属元素的化学计量比配置的第二金属盐溶液进料，经过共沉淀反应、陈化、抽滤、洗涤、干燥后，得到具有核壳结构的前驱体Ni_0.8Co_0.13Mn_0.07(CO3)_x((OH)₂)_1-x。

步骤(3)、将得到的具有核壳结构的前驱体Ni_0.8Co_0.13Mn_0.07(CO3)_x((OH)₂)_1-x混锂后转移到马弗炉中，升温进行烧结处理，之后冷却到室温，得到单晶核壳结构的高镍富钴材料LiNi_0.8Co_0.13Mn_0.07O₂。

优选地，所述步骤(1)中，第一金属盐包括钴盐、镍盐和锰盐，第一金属盐溶液的浓度为0.2～0.5mol/L。

优选地，所述步骤(1)中，第一金属盐为硫酸盐、硝酸盐、氯化物、醋酸盐中的至少一种。

优选地，所述步骤(1)中，聚乙二醇为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600中的至少一种。