[发明专利]一种单晶三元正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种单晶三元正极材料及其制备方法和应用，包括以下步骤：A、将正极材料前驱体、锂盐、单晶三元正极材料微粉和掺杂组分进行混合；B、取样混合料进行锂配比测试，合格后将混合料进行一次烧结，烧结完成后进行粉碎，得到粉料；C、将粉料与一定量的包覆物混合，并进行干法包覆，然后进行二次烧结，二次烧结温度为200℃‑600℃，烧结完成后即得。本发明通过在制备单晶三元正极材料成品时，向原料中加入一定量的单晶三元材料微粉，其不仅没有降低正极材料的电化学活性，而且还使得正极材料的压实密度、容量以及首效均得到了明显提高，取得了意想不到的积极效果，成功实现了单晶微粉的回收利用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，特别涉及一种单晶三元正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，新能源汽车技术日新月异的发展对锂离子动力电池的能量密度提出了越来越高的要求。层状镍钴锰酸锂三元正极材料（按照镍盐、钴盐、锰（铝）盐的大致比例，可以分为NCM333、NCM523、NCM622、NCM811、NCA等型号），尤其是高镍型材料，具有相对较高的比能量和工作电压，成为当下最有商业前景的正极材料。单晶作为二次球形颗粒的改性工艺，弥补了二次颗粒的不足，具有以下优点：1) 单晶颗粒内部不存在晶间界面，多次充放电循环后不发生晶间破碎；2) 单晶颗粒比表面积小，与电解液接触面积小，副反应小；3) 单晶材料机械强度高，压实过程中不易破碎，压实密度高。单晶型三元材料逐渐成为市场主流，但单晶型三元材料在粉碎过程中会出现大量微粉（以1吨成品计，会产生约100-300kg的单晶三元材料微粉），降低了成品收率，大幅度提高了产品生产成本，造成大量的资料浪费。

对于单晶三元材料微粉的回收利用，有人提出直接将其作为单晶型三元材料原料来使用，通过烧结的方式得到符合要求的正极材料颗粒，但是单晶三元材料微粉烧结得到的正极材料，不仅在制备时对工艺要求高，制备成本升高明显，而且得到的正极材料颗粒属于一种表现较差的类单晶型颗粒，其电化学性能（尤其是充放电循环性能）很差，难以实现有效利用。由于单晶三元材料微粉作为正极材料回收使用缺点突出，使得单晶三元材料微粉难以真正实现回收利用。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种单晶三元正极材料及其制备方法和应用，本发明基于如何有效利用单晶三元正极材料微粉（以下简称单晶微粉）的目的，通过大量试验总结和验证，成功找到了一种有效利用单晶微粉的方法，通过在制备单晶三元正极材料成品时，向原料中加入一定量的单晶微粉，其不仅没有降低正极材料的电化学活性，而且还使得正极材料的压实密度、容量以及首效均得到了明显提高，取得了意想不到的积极效果，实现了单晶微粉的回收利用，克服了现有技术所存在的不足。

本发明采用的技术方案如下：一种单晶三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

A、将正极材料前驱体、锂盐进行锂配混合，混合时加入一定量的单晶三元正极材料微粉和掺杂组分，混合均匀后得到混合料；

B、取样混合料进行锂配比测试，合格后将混合料进行一次烧结，一次烧结温度为800℃-1000℃，烧结氛围为空气或氧气，烧结完成后进行气流粉碎或机械粉碎，得到粉料；

C、将粉料与一定量的包覆物混合，并进行干法包覆，然后进行二次烧结，二次烧结温度为200℃-600℃，烧结完成后即得。

在本发明的制备方法中，主要创新点在于：将一定量的单晶三元正极材料微粉作为制备单晶三元正极材料的原料之一，单晶三元正极材料微粉虽然会显著降低正极材料的电化学性能，但本发明通过控制单晶三元正极材料微粉的加入量以及调控制备工艺，制备得到的正极材料不仅电化学性能没有下降，其压实密度、容量以及首效反而得到了明显提高，在成功回收利用单晶三元正极材料微粉的同时，取得了意想不到的技术效果，克服了单晶三元正极材料微粉回收利用时所存在的不足。

进一步，所述单晶三元正极材料微粉为单晶三元材料粉碎过程中产生的微粉。