[发明专利]一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法

说明书

本申请公开了一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池材料技术领域；旨在解决现有大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学循环容量偏低所导致的其体积能量密度不高的技术问题，所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，包括以下步骤：在空气气体气氛下，将金属的盐化合物为原料，进行共沉淀处理，获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；所述金属包括镍、钴和锰；将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h后，进行低温煅烧，获得大单晶镍钴锰正极材料。

技术领域

本申请涉及锂离子电池材料技术领域，尤其涉及一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法。

背景技术

以高体积能量密度的大单晶LiCoO₂为正极材料的锂离子电池一直占领着高端手机和平板电脑的储能市场。然而，在LiCoO₂中钴为战略性稀缺资源，钴的价格一直居高不下，并且，合成LiCoO₂过程中所使用的钴盐毒性比较大。

镍钴锰层状正极材料与LiCoO₂正极材料具有相近的理论体积能量密度，因此理论上大单晶镍钴锰层状正极材料是可以取代大单晶LiCoO₂正极材料，作为高体积能量密度的锂离子电池的正极材料。但采用现有技术所制备的大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学循环容量低差，导致大单晶镍钴锰层状正极材料的体积能量密度远低于大单晶LiCoO₂正极材料的体积能量密度，从而限制了镍钴锰层状正极材料在高体积能量密度的锂离子电池领域上应用。

发明内容

本申请的主要目的是提供一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法，旨在解决现有大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学循环容量偏低所导致其体积能量密度偏低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请提出了：一种大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，包括以下步骤：

在空气气体气氛下，将金属的盐化合物为原料，进行共沉淀处理，获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；所述金属包括镍、钴和锰；

将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h后，进行低温煅烧，获得大单晶镍钴锰正极材料。

作为本申请一些可选实施方式，所述金属的盐化合物的摩尔浓度为0.5mol/L～3.0mol/L；所述金属的盐化合物包括硫酸盐、硝酸盐、氯化物和乙酸盐中的至少一种所述锂源为LiOH·H₂O

作为本申请一些可选实施方式，所述共沉淀处理时使用的沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的至少一种，所述沉淀剂的摩尔浓度为1.0mol/L～8.0mol/L。

作为本申请一些可选实施方式，所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料的中颗粒的尺寸为50nm～300nm

作为本申请一些可选实施方式，所述反应介质溶液为水和乙二醇的混合溶液。

作为本申请一些可选实施方式，所述反应介质溶液中水和乙二醇的混合质量比为1:10～50。

作为本申请一些可选实施方式，所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料中的固体与所述反应介质溶液的质量比为1:10～30；所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料中的固体与所述锂源的质量比为2.0～2.2。

作为本申请一些可选实施方式，在所述将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中进行溶剂热反应，获得大单晶镍钴锰正极材料之后，还包括：

将大单晶镍钴锰正极材料采用低温煅烧处理，以获得结晶度更好的大单晶镍钴锰正极材料。

作为本申请一些可选实施方式，所述低温煅烧处理的煅烧温度为500℃～700℃，升温速率为2℃/min～10℃/min，保温煅烧时间为5h～12h。