一种纳米级单晶三元正极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114408986A(43)申请公布日2022.04.29(21)申请号202210074729.8H01M4/525(2010.01)(22)申请日2022.01.21H01M10/0525(2010.01)B82Y40/00(2011.01)(71)申请人陕西彩虹新材料有限公司地址712021陕西省咸阳市彩虹二路陕西彩虹新材料有限公司(72)发明人张彩红李崇方向乾马娜妮乔水伶王慧萍曹壮吕明高峰杨欣(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人房鑫(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种纳米级单晶三元正极材料及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种纳米级单晶三元正极材料及其制备方法，包括，将镍盐、钴盐和锰盐溶于熔融硬酸酯中，在一定温度水浴加热搅拌后形成溶胶，将溶胶静置后形成凝胶，进行热处理后得到单晶三元正极材料的前驱体；将单晶三元正极材料的前驱体与氧化锂和助溶剂混合均匀后，加入分散剂，再经研磨后得到均匀的混合物料；将混合物料置于模具中压制形成压坯，将压坯放置在气氛烧结炉中烧结后，得到单晶三元正极材料。采用硬脂酸凝胶法‑高温固相联合使用减轻了金属离子偏析现象的发生，同时在热分解生成纳米颗粒的过程中防止团聚，防止了金属离子的水解沉淀现象，大大拓展了该方法的应用范围。CN114408986ACN114408986A权利要求书1/1页1.一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括，步骤(1)，将镍盐、钴盐和锰盐缓慢均匀的分别加入适量的熔融硬脂酸中，在一定温度的水浴中持续加热搅拌后形成溶胶，将溶胶静置后形成凝胶；步骤(2)，将步骤(1)中制备得到的凝胶进行热处理后得到单晶三元正极材料的前驱体；步骤(3)，将步骤(2)中制备得到的单晶三元正极材料的前驱体与氧化锂和助溶剂混合均匀后，加入分散剂，再经研磨后得到均匀的混合物料；步骤(4)，将步骤(3)中制备的混合物料置于模具中压制形成压坯，将压坯进行烧结，得到单晶三元正极材料。2.根据权利要求1所述一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的单晶三元正极材料的前驱体的化学表达式为：NiaCobMncO2，其中，0<a<1，0<b<1，0<c<1，且a+b+c＝1。3.根据权利要求1所述一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中镍盐、钴盐和锰盐的摩尔比为(0.4～0.95)：(0.25～0.02)：(0.35～0.03)，所述镍盐、钴盐和锰盐的总质量与硬脂酸的质量比为1:3～1:5。4.根据权利要求1所述一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中镍盐为硝酸镍或羧酸镍，所述钴盐为硝酸钴或羧酸钴，所述锰盐为硝酸锰或羧酸锰。5.根据权利要求1所述一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中分散剂为丙酮或乙醇，所述单晶三元正极材料的前驱体、氧化锂和助溶剂的总质量与分散剂的质量比为1:1.0～1:1.2。6.根据权利要求1所述一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中助熔剂占单晶三元正极材料的前驱体质量的0.1wt％～2wt％，所述助熔剂为氧化铈和氧化锆中的至少一种；所述单晶三元正极材料的前驱体与氧化锂的摩尔比为1:1～1:1.15。7.根据权利要求1所述一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中水浴加热温度为80～90℃；所述步骤(2)中热处理的具体条件为：在温度为600～800℃条件下，烧结1～5h。8.根据权利要求1所述一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中将混合物料置于模具中压制形成压坯，具体工艺方法为：将混合物料置于方形压坯模具中，在50～220MPa的压力下压制成长为10‑70mm、高为15‑60mm的方形压坯。9.根据权利要求1所述一种纳米级单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中烧结的具体条件为：在气氛烧结炉中，控制升温速率为0.5～10℃/min，使温度从室温升至700～960℃后，保温6～22h。10.一种纳米级单晶三元正极材料，其特征在于，基于权利要求1‑9所述的任一项制备方法制得。2CN114408986A说明书1/6页一种纳米级单晶三元正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种纳米级单晶三元正极材料及其制备方法。背景技术[0002]目前商业化锂离子电池三元正极材料的结构普遍为球形或类球形二次颗粒和单晶颗粒，相比前者，