[发明专利]一种高倍率单晶高镍正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高倍率单晶高镍正极材料及其制备方法，包括：将多晶高镍正极材料进行强水洗、干燥、掺杂、包覆和烧结，得到高倍率单晶高镍正极材料。本发明通过特定的技术手段处理高镍多晶正极材料以制备低团聚程度、颗粒分散均匀的亚微米级单晶高镍正极材料，同时其单晶颗粒表面光滑，无明显颗粒破碎情况，颗粒的机械完整性高、分散性好，表现出优异的大倍率充放电性能和高安全性；本发明通过强水洗结合特定的溶液，实现从多晶颗粒到单晶颗粒的分散转化。本发明还提供了一种高倍率单晶高镍正极材料及其应用。

技术领域

本发明属于正极材料技术领域，尤其涉及一种高倍率单晶高镍正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

在当前，低/无钴化三元正极材料的研发制备，有利于显著降低正极材料的成本，是未来多元正极材料发展的主要趋势。此外，如何实现三元正极材料的快充性能，达到稳定的超高倍率充放电循环，也是一个亟待解决的技术问题。现有技术中的高镍三元正极材料倍率性能差，循环稳定性差，难以实现超高倍率稳定充放电循环；而且采用高温烧结法和助剂法制备的单晶正极材料颗粒尺寸分布不均匀且粒径较大(微米级)、机械完整性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高倍率单晶高镍正极材料及其制备方法和应用，本发明提供的方法制备的高倍率单晶高镍正极材料工艺简单、成本低，性能较好。

本发明提供了一种高倍率单晶高镍正极材料，包括：

一次颗粒基体；

包覆在所述一次颗粒基体表面的包覆物；

所述一次颗粒基体的化学式为：

Li[Ni_xCo_yMn_(1-x-y)]_(1-z)M’_zO₂  式I；

式I中，0.6≤x≤1，0≤y≤0.2，x+y≤1，0≤z≤0.1；

M’选自Al、Mg、Ti、Zr、Na、K、Y、Nb、F和Se中的一种或几种；

所述包覆物的化学式为：

Li_mM”O_n  式II；

式II中，1≤m≤4，2≤n≤4；

M”选自B、P、Si、Al、Mg、Sr、Ba、La、Co、Ti和Zn中的一种或几种。

优选的，所述高倍率单晶高镍正极材料的粒度分布较窄：

(D₉₀-D₁₀)/D₅₀≤1。

优选的，所述高倍率单晶高镍正极材料中的颗粒粒径为亚微米级，颗粒的平均粒径为100～1000nm。

本发明提供了一种高倍率单晶高镍正极材料的制备方法，包括：

将多晶高镍正极材料进行强水洗、干燥、包覆和烧结，得到高倍率单晶高镍正极材料；

所述强水洗过程中的水洗溶液选自去离子水、氢氧化钠溶液、氨水溶液、碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸锂溶液、氢氧化锂溶液、四硼酸钠溶液、磷酸二氢钠溶液、硼酸溶液和前驱体清洗液中的一种或几种。

优选的，所述强水洗过程中的搅拌速度为500～1500rpm。

优选的，所述强水洗的时间为5～60min。

优选的，所述水洗溶液的质量为多晶高镍正极材料质量的0.5～10倍。

优选的，所述强水洗过程中的温度为10～60℃。