[发明专利]单晶型多元正极材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种单晶型多元正极材料及其制备方法与应用。该正极材料满足以下条件：正极材料通过SEM测得的单晶尺寸Dsubgt;PS90/subgt;、Dsubgt;PS10/subgt;与Dsubgt;PS50/subgt;满足以下关系：0.1≤Bsubgt;90/subgt;＝(Dsubgt;PS90/subgt;‑Dsubgt;PS10/subgt;)/Dsubgt;PS50/subgt;≤1.5；正极材料的团聚率≤20％；其中，Dsubgt;PS90/subgt;正极材料的单晶尺寸90％小于Dsubgt;PS90/subgt;；Dsubgt;PS50/subgt;正极材料的单晶尺寸50％小于Dsubgt;PS50/subgt;；Dsubgt;PS10/subgt;正极材料的单晶尺寸10％小于Dsubgt;PS10/subgt;。该单晶型多元正极材料的形貌圆润、颗粒尺寸均一、团聚少、粘连少，压实密度高、结构稳定性好，将其用于锂离子电池，能够提高锂离子电池的能量密度、倍率性能以及循环稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种单晶型多元正极材料及其制备方法与应用。

背景技术

能源及环境问题一直是当今社会的热点。随着我国新能源汽车市场的扩大，动力锂离子电池需求大幅上升，而手机、相机、电动车、电动工具等行业的快速发展，也使锂离子电池的需求量不断增长。因此，锂离子电池行业具有良好的发展前景。

锂离子电池具有能量密度高、零污染、零排放和体积小等优点，正极材料作为锂离子电池的主要组成部分，对电池的容量、性能及成本起决定性作用，三元材料因其能量密度高、循环寿命长、性价比高近年来被广泛研究，发展迅速。

三元锂离子电池正极材料主要由Ni/Co/Mn组成，Ni含量高，材料容量密度高，但镍含量提升导致材料的循环寿命及安全性变差，主要原因有锂镍混排、多重相变、正极材料与电解液反应等。将材料设计成更稳定的单晶结构可以提升材料的循环稳定性和热稳定性，单晶结构的好坏直接影响材料的电化学性能，单晶形貌圆润、颗粒尺寸均一、团聚少、粘连少的产品能够使材料在制作电极过程中压实密度更大，且循环过程中不易发生碎裂及脱落，从而提升材料的能量密度和循环稳定性。

为了得到结构稳定的三元单晶型正极材料，需要对合成过程进行优化，通过优化烧结过程及掺杂、包覆体系可以减少晶格缺陷，并稳定材料表面结构，从而在保证材料高容量的同时，提高材料的稳定性，提升电池性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的单晶型多元正极材料的颗粒尺寸不均一、颗粒之间易粘连、单晶圆润度差及团聚率高的问题，提供一种单晶型多元正极材料及其制备方法与应用，该单晶型多元正极材料的形貌圆润、颗粒尺寸均一、团聚少、粘连少，并且具有压实密度高、结构稳定性好的特点，将其用于锂离子电池，能够显著提高锂离子电池的能量密度、倍率性能以及循环稳定性和安全性。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供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≤1.5；

(2)所述正极材料的团聚率≤20％；

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。

本发明第二方面提供一种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：