一种单晶高镍正极材料及其制备方法和应用.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CN112886006A(43)申请公布日2021.06.01(21)申请号202110463007.7C30B1/10(2006.01)(22)申请日2021.04.28C30B29/22(2006.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人马加力张树涛李子郯王壮王亚州白艳潘海龙(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)C01G53/00(2006.01)权利要求书1页说明书9页附图2页(54)发明名称一种单晶高镍正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种单晶高镍正极材料及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：（1）将前驱体、锂源及纳米氧化物混合，在含氧气氛下经一次烧结处理，得到一烧材料；（2）将步骤（1）得到的一烧材料与钛源和钴源混合，在含氧气氛下经二次烧结处理，得到所述单晶高镍正极材料，本发明采用Ti/Co共包覆法，可以大幅度降低制得单晶高镍正极材料的残碱量，同时容量及倍率性能也保持在较高水平，从而减少了工艺流程，降低了成本。CN112886006ACN112886006A权利要求书1/1页1.一种单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：（1）将前驱体、锂源及纳米氧化物混合，在含氧气氛下经一次烧结处理，得到一烧材料；（2）将步骤（1）得到的一烧材料与钛源和钴源混合，在含氧气氛下经二次烧结处理，得到所述单晶高镍正极材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述前驱体包括NixCoyMnz(OH)2，x≥0.8，0.2≥y≥0，0.2≥z≥0，x+y+z=1。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纳米氧化物包括氧化锆、氧化钛、氧化钨、氧化钼、氧化铝或氧化钇中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在，所述纳米氧化物占成品单晶高镍正极材料的质量百分比为0.05%~0.3%。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在，步骤（1）所述一次烧结处理的温度为800~950℃，所述一次烧结处理的时间为5~15h。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述一烧材料、钛源和钴源的质量比为1:(0.001~0.006):(0.001~0.015)。7.如权利要求1任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述二次烧结处理的温度为500~850℃，所述二次烧结处理的时间为4~20h。8.一种单晶高镍正极材料，其特征在于，所述单晶高镍正极材料通过如权利要求1‑7任一项所述制备方法制得。9.一种正极极片，其特征在于，所述正极极片包含如权利要求8所述的单晶高镍正极材2料，所述单晶高镍正极材料的比表面积为0.5~0.8m/g；所述单晶高镍正极材料的pH≤11.8；所述单晶高镍正极材料的残碱≤3500ppm。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求9所述的正极极片。2CN112886006A说明书1/9页一种单晶高镍正极材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于锂离子电池领域，涉及一种单晶高镍正极材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]在合成高镍三元镍钴锰酸锂（NCM）正极材料或者镍钴铝酸锂（NCA）正极材料时，材料表面残余碱含量较高，容易吸水，一方面，对于正极材料后续的涂覆造成困难，同时在耐碱性方面对电解液提出了更高的要求，高碱度会导致电池在循环过程中胀气，进而影响电池的循环性能；另一方面在充电状态下，因正极材料颗粒表面上存在Ni4+，Ni4+活性较高，易与电解液发生副反应，从而增加了电池的阻抗以及带来不可逆容量的损失。[0003]对于上述问题，目前最普遍的解决办法是对正极材料进行水洗、包覆及复杂的结构设计等方式以改善材料的循环性能和倍率性能，但改善效果都不理想。[0004]CN112186158A公开了一种正极复合材料，所述正极复合材料包括无钴正极材料及形成在其表面的复合碳包覆层，其所述无钴正极材料的粒径为3~5μm，粒径在该范围内的无钴正极材料更利于复合碳进行包覆。复合碳中选择石墨烯，能够有效提高无钴正极材料的离子电导率，正极复合材料还能有效隔离电解液，减少副反应的发生，提高了材料的首次充放电容量。但是其所述材料表面残碱量过高，涂覆效果较差。[0005]CN109768254A公开了一种改性的低残碱型高镍三元正极材料及其制备方法与应用，所述改性的低残碱型高镍三元正极材料是将高镍三元正极材料及磷酸氢