[发明专利]单晶型多元正极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种单晶型多元正极材料，其特征在于，所述正极材料满足以下条件：

(1)正极材料通过SEM测得的单晶尺寸D_PS90、D_PS10与D_PS50满足以下关系：0.1≤B₉₀＝(D_PS90-D_PS10)/D_PS50≤1.3；

(2)所述正极材料的团聚率≤15％；

其中，D_PS90正极材料的单晶尺寸90％小于D_PS90；D_PS50正极材料的单晶尺寸50％小于D_PS50；D_PS10正极材料的单晶尺寸10％小于D_PS10；

D_PS表示由正极材料的SEM图中标尺为基准得到的单晶尺寸，单一颗粒的D_PS为此颗粒的最长对角线与最短对角线的平均值；

所述正极材料具有式I所示的组成：

Li_1+a(A_mD_nNi_xMn_yCo_z)E_iO₂式I

其中，-0.1≤a≤0.1，0≤m≤0.05，0≤n≤0.05，0.5≤x1，0y0.5，0≤z0.5，0≤i≤0.05；A选自V、Ta、Cr、La、Ce、Er和Y中的至少一种；D选自Mg、Sr、B、V、Al、Ca、Zn、Ba、Ra、Zr和Ti中的至少一种；E选自Al、Nb、Co、Mn、Mo、W、Si、Mg、Ti和Zr中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的单晶型多元正极材料，其中，所述正极材料的平均单晶尺寸D_PS50为1-3μm；

和/或，所述正极材料满足如下条件：0.1≤H_PS≤0.5；

其中，H_PS为多个晶粒颗粒H_PSn的统计平均数，H_PSn为单个颗粒计算结果，H_PSn＝2(D_PSLn-D_PSSn)/(D_PSLn+D_PSSn)，D_PSLn为正极材料通过SEM测得的单个晶粒颗粒n的最长对角线长度，D_PSSn为正极材料通过SEM测得的单个晶粒颗粒n的最短对角线长度；

和/或所述正极材料的D₅₀为2-5μm。

3.根据权利要求2所述的单晶型多元正极材料，其中，所述正极材料的平均单晶尺寸D_PS50为1.2-2.8μm；

和/或，所述正极材料满足如下条件：0.1≤H_PS≤0.4；

和/或，所述正极材料的D₅₀为2-4μm。

4.一种权利要求1-3中任意一项所述的单晶型多元正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、将镍钴锰氢氧化物前驱体、锂源和掺杂剂D进行混合，得到混合物I；

S2、在氧气或空气气氛中，对所述混合物I进行第一高温烧结，得到正极材料过程品I；

S3、在氧气或空气气氛中，对所述正极材料过程品I进行第二高温烧结，得到正极材料过程品II；

S4、将所述正极材料过程品II与包覆剂E进行混合，得到混合物II；

S5、在氧气或空气气氛中，对所述混合物II进行第三高温烧结，得到所述单晶型多元正极材料；

其中，所述第二高温烧结的温度比所述第一高温烧结的温度高30-100℃；

所述第一高温烧结的温度为750-900℃；

所述第一高温烧结的烧结时间为2-10h。