[发明专利]一种单晶形貌的锂离子电池三元正极材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种单晶形貌的锂离子电池三元正极材料，其化学通式为LiNi_xCo_yMn_1-x-yA_aO₂，其中0.5≤x1，0y≤0.5，0x+y≤0.5，0a≤0.01，A为添加剂改性元素Mg、Ca和Sr中的至少一种；所述单晶形貌的锂离子电池三元正极材料的中值粒径D50为1～10μm。

2.根据权利要求1所述单晶形貌的锂离子电池三元正极材料，其特征在于，所述单晶形貌的锂离子电池三元正极材料的中值粒径D50为3～5μm。

3.根据权利要求1或2所述的单晶形貌的锂离子电池三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)、配制金属盐溶液：按摩尔比x:y:(1-x-y)称取镍盐、钴盐和锰盐，将其溶于去离子水，混合均匀，得到金属盐溶液；配制沉淀剂、添加剂溶液和底液；

2)、向步骤1)中底液泵入步骤1)金属盐溶液、沉淀剂、添加剂溶液，在合适的温度、pH和搅拌速度下反应，反应结束后，陈化、洗涤、烘干，得到碳酸盐前驱体Ni_xCo_yMn_1-x-yA_aCO₃；

3)、将步骤2)制得的碳酸盐前驱体Ni_xCo_yMn_1-x-yA_aCO₃与锂源混合均匀，在氧气气氛炉中烧结，冷却后研磨、破碎、过筛，得到单晶形貌的锂离子电池三元正极材料LiNi_xCo_yMn_1-x-yA_aO₂。

4.根据权利要求3所述的单晶形貌的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，镍盐为硫酸镍、硝酸镍和氯化镍中的至少一种；钴盐为硫酸钴、硝酸钴和氯化钴中的至少一种；锰盐为硫酸锰、硝酸锰和氯化锰中的至少一种；金属盐溶液中的金属阳离子总浓度为0.5～2.0mol/L。

5.根据权利要求3所述的单晶形貌的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，沉淀剂为浓度均为1～3mol/L的Na₂CO₃、NH₄HCO₃和NH₃·H₂O溶液中的一种或其混合物，其中混合物由浓度均为1～3mol/L的Na₂CO₃、NH₄HCO₃和NH₃·H₂O溶液按体积比1～200:1～200:1～200组成；添加剂为改性元素A的氯化物盐，改性元素A的氯化物盐为MgCl₂、CaCl₂和SrCl₂中的至少一种，添加剂的浓度为0.01～1mol/L；底液由去离子水以及浓度均为1～3mol/L的NH₄HCO₃和NH₃·H₂O溶液按体积比1～200:1～200:1～200配制而成。

6.根据权利要求3所述的单晶形貌的锂离子电池三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，金属盐溶液、沉淀剂、添加剂溶液的泵入速度分别为1～100mL/min，泵入时间与反应时间相同，在反应时间内持续泵入；反应温度为30～60℃，pH值为7～9，搅拌速度为300～900r/min，反应时间为8～48h，陈化时间为6～16h，使用50～90℃的去离子水洗涤，烘干温度保持在60～150℃，烘干时间为6～20h。