[发明专利]单晶高镍无钴材料及其制备方法、以及锂电池

说明书

本申请提供一种单晶高镍无钴材料及其制备方法、以及锂电池。上述的单晶高镍无钴材料制备方法，包括获取单晶高镍无钴前驱体；将单晶高镍无钴前驱体与锂源混合后进行初次煅烧、电晕操作，以使第一单晶高镍无钴煅烧材料带上正电荷；再进行二次煅烧、得到第二单晶高镍无钴煅烧材料；将第二单晶高镍无钴煅烧材料与氧化石墨烯溶液进行混合操作，得到单晶高镍无钴材料。通过该方法，提高了单晶高镍无钴材料的电化学性能，更利于Lisupgt;+/supgt;的传输，稳定了材料的晶体结构，提升了材料在充放电循环过程中对应电化学反应的可逆性，并且能形成“高速离子通道”，减少了正极材料和电解液的接触面积，从而提高了材料的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料技术领域，特别是涉及一种单晶高镍无钴材料及其制备方法、以及锂电池。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，市场对锂电池的正极材料提出了更高的要求，如高镍化、无钴化和单晶化等。由于单晶高镍无钴正极材料具有高比容量、低成本和高安全性等优点，使得单晶高镍无钴正极材料是目前研究的重点。

然而，在常规的烧结工艺中，由于烧结温度较高以及单晶高镍无钴正极材料的颗粒细小，使得单晶高镍无钴正极材料在高温结晶过程中易发生晶粒熔融而形成二次颗粒，而二次颗粒的形成会导致单晶高镍正极材料的堆积密度下降，从而造成锂电池的正极材料的压实密度下降，进而降低了锂电池的比容量。若通过增加正极材料的压实密度来提高锂电池的比容量，则会导致二次颗粒材料出现破碎，从而造成正极材料比表面积增加，进而造成锂电池内部反应活跃以引起电池的副反应增多，进而使锂电池容易出现严重产气等不良现象。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能避免单晶高镍无钴正极材料在高温结晶过程中易形成二次颗粒，以提高正极材料的比表面积，从而提高锂电池的电化学性能的单晶高镍无钴材料及其制备方法、以及锂电池。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种单晶高镍无钴材料制备方法，包括如下步骤：

获取单晶高镍无钴前驱体；

将所述单晶高镍无钴前驱体与锂源混合得到混合料；

对所述混合料进行初次煅烧，得到第一单晶高镍无钴煅烧材料；

对所述第一单晶高镍无钴煅烧材料进行电晕操作，以使所述第一单晶高镍无钴煅烧材料带上正电荷；

对经过电晕操作的所述第一单晶高镍无钴煅烧材料进行二次煅烧，得到第二单晶高镍无钴煅烧材料；

将所述第二单晶高镍无钴煅烧材料与氧化石墨烯溶液进行混合操作，得到所述单晶高镍无钴材料。

在其他一些实施例中，在对所述第一单晶高镍无钴煅烧材料进行电晕操作时，包括如下具体步骤：

采用氧气气流将所述第一单晶高镍无钴煅烧材料通入到电晕放电装置进行电晕操作30min～50min，其中，所述氧气气体流速为0.5m/s～1.5m/s。

在其他一些实施例中，所述初次煅烧的条件：在300℃～400℃的氧气气氛中煅烧1h～3h，其中，升温速率为6℃/min～10℃/min。

在其他一些实施例中，所述二次煅烧的条件：在600℃～1000℃的氧气气氛中煅烧4h～6h，其中，升温速率为6℃/min～10℃/min。

在其他一些实施例中，所述单晶高镍无钴前驱体还掺杂有铟，以得到单晶高镍铟无钴前驱体。

在其他一些实施例中，所述氧化石墨烯溶液的质量浓度为0.3mol/L～0.5mol/L。

在其他一些实施例中，在对所述混合料进行初次煅烧的步骤之后，以及在对所述第一单晶高镍无钴煅烧材料进行电晕操作的步骤之前，还包括如下步骤：