[发明专利]一种高容量长循环的低钴单晶正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高容量长循环的低钴单晶正极材料，其特征在于，所述低钴单晶正极材料的颗粒通过EPMA分析，离颗粒表面的距离为25nm至425nm的区域为第一区域，离颗粒表面的距离为425nm至颗粒中心的区域为第二区域；

所述第一区域的钴浓度从外向内以每100nm降低6％～20％的速率呈梯度分布；

所述第二区域的钴浓度从外向内以每100nm降低0.1％～6％的速率呈梯度分布。

2.根据权利要求1所述的低钴单晶正极材料，其特征在于，所述第一区域与第二区域的钴浓度降低速率之比为3～8∶1。

3.根据权利要求1所述的低钴单晶正极材料，其特征在于，所述低钴单晶正极材料的通式为Li_uNi_1-x-y-zCo_xMn_yM_zN_vO_2-w，其中，0.9≤u≤1.1，0＜x≤0.10，0＜y≤0.1，0≤z≤0.05，0≤v≤0.05，-0.05≤w≤0.05；M为掺杂元素，其选自Al、Mg、Zr、Ti、Y、W、Ta、Nb、Ce、Sn、B、Sr、Mo中的至少一种或多种；N为包覆元素，其选自B、Ce、Nb、Sn、W、Al、Zr中的至少一种或多种。

4.根据权利要求1所述的低钴单晶正极材料，其特征在于，所述低钴单晶正极材料在XRD衍射图谱中104峰的半峰宽值为0.08～0.10，经过XRD精修后得到的锂镍混排值为1.8％～2.5％。

5.根据权利要求1所述的低钴单晶正极材料，其特征在于，所述低钴单晶正极材料的D50粒径为3.0～4.0μm，一次颗粒晶粒尺寸为1.5～2.0μm，比表面积为0.4～0.8m²/g，总残锂为800～1400ppm。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的低钴单晶正极材料，其特征在于，所述低钴单晶正极材料在0.1C倍率DQ/DV放电曲线中，于3.4V至3.6V处有凸起的还原峰。

7.一种如权利要求1～6中任一项所述低钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将镍基氢氧化物前驱体、锂盐、钴源及掺杂剂混合均匀后，进行两段烧结，第一段烧结的温度大于第二段烧结的温度；

S2、将步骤S1两段烧结后得到的烧结产物进行粉碎解离，然后与包覆剂混合均匀后进行再次烧结，即得到所述的低钴单晶正极材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、氟化锂、磷酸锂中的一种或两种；所述钴源为氢氧化亚钴、羟基氧化钴、四氧化三钴中的一种或两种；所述掺杂剂为M盐，其为含有Al、Mg、Zr、Ti、Y、W、Ta、Nb、Ce、Sn、B、Sr、Mo中的一种元素的化合物或多种元素的化合物，所述包覆剂为N盐，其为含有B、Ce、Nb、Sn、W、Al、Zr中的一种元素的化合物或多种元素的化合物，所述锂盐中的锂元素与镍钴锰氢氧化物前驱体的摩尔比为1.05～1.08∶1。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述两段烧结的条件如下：第一段烧结的温度为800～1000℃，升温速率为1～3℃/min，保温时间为2～5h；第二段烧结的温度为600～800℃，保温时间为8～20h，两段烧结均在含氧气氛中进行；

在步骤S2中，所述再次烧结的温度为200～700℃，在含氧气氛中进行，升温速率为1～3℃/min，保温时间为4～10h。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述粉碎解离具体包括如下步骤：将所述烧结产物依次用颚式破碎机与对辊机进行初破碎，然后经过气流磨粉碎机进行粉碎，控制气压为0.2～0.4MPa，分级频率为30～50Hz，引风频率为30～50Hz。