超高镍低钴单晶正极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114975923A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210536898.9(22)申请日2022.05.20(71)申请人天津巴莫科技有限责任公司地址300348天津市滨海新区滨海高新技术产业园区（环外）海泰大道8号(72)发明人李红磊陈志宇吉长印吕菲徐宁(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/38(2006.01)H01M4/525(2010.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称超高镍低钴单晶正极材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种超高镍低钴单晶正极材料及其制备方法，超高镍低钴单晶正极材料包括超高镍无钴单晶内核和富钴壳层，通过复合锂盐固相法梯次煅烧实现了富钴壳层均匀包覆在超高镍低钴单晶内核的表面，采用复合锂盐作为熔融盐，相较单一锂盐具有更低的熔融温度，从而可以在相对较低温度下实现单晶颗粒的形核和快速生长，避免了过高的煅烧温度和大量熔剂的使用，解决了超高镍低钴单晶材料Li+/Ni2+阳离子混排严重的问题；提高了超高镍低钴单晶正极材料的长循环稳定性，制备工艺简单，且与现有产线设备完全兼容，可有效实现市场高镍单晶产品的降本迭代。CN114975923ACN114975923A权利要求书1/1页1.一种超高镍低钴单晶正极材料，其特征在于，其包括超高镍无钴单晶内核和富钴壳层。2.如权利要求1所述的超高镍低钴单晶正极材料，其特征在于，其通式为LiNixCoyM1‑x‑yO2，其中M为Mn、Al、Ti、Zr、Mg或W中的一种或多种，且0.9≤x≤1，0<y≤0.02。3.如权利要求1所述的超高镍低钴单晶正极材料，其特征在于，所述超高镍无钴单晶内核通式为LiNixM’1‑xO2，其中M’为Mn、Al、Ti、Zr、Mg或W中的一种或多种，且0.9≤x≤1；所述富钴壳层通式为LiCoxM’’1‑xO2，其中M’’为Ni、Mn、Al、Ti、Zr、Mg或W中的一种或多种，且0.6≤x≤1。4.一种如权利要求1‑3任意一项所述的超高镍低钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1、按比例称取超高镍无钴氢氧化物前驱体、复合锂盐，混合得到一混料；S2、将步骤S1得到的所述一混料分步高温煅烧，得到一次煅烧产物；S3、将步骤S2得到的所述一次煅烧产物与含钴化合物、复合锂盐混合得到二混料；S4、将步骤S3得到的所述二混料高温煅烧，经破碎、过筛得到所述超高镍低钴单晶正极材料。5.如权利要求4所述的超高镍低钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中超高镍无钴氢氧化物前驱体通式为NixM’1‑x(OH)2，其中M为Mn、Al、Ti、Zr、Mg或W中的一种2或多种，且0.9≤x＜1，颗粒中粒径d50为2~6μm，比表面积为10~25m/g。6.如权利要求4所述的超高镍低钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中复合锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、硫酸锂、硝酸锂、氯化锂中的任意两种或多种。7.如权利要求4所述的超高镍低钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中超高镍无钴氢氧化物前驱体与复合锂盐（以Li元素计）的摩尔比为1：（0.8~1.01）。8.如权利要求4所述的超高镍低钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中分步高温煅烧包括第一步煅烧和第二步煅烧，所述第一步煅烧的温度为300~700℃，升温速率1.0～5.0℃/min，煅烧时间为2~8h；所述第二步煅烧的温度为600~1000℃，升温速率1.0～5.0℃/min，煅烧时间为10~20h。9.如权利要求4所述的超高镍低钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中一次煅烧产物与复合锂盐（以Li元素计）的摩尔比为1：（0.04~0.25），含钴化合物为四氧化三钴、氯化钴、氢氧化钴、碳酸钴、草酸钴、羟基氧化钴中的任意一种或多种；含钴化合物的加入量（以Co元素计）为0.6mol%~2mol%。10.如权利要求4所述的超高镍低钴单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中高温煅烧的温度为600~800℃，升温速率1.0～5.0℃/min，煅烧时间为2~10h。2CN114975923A说明书1/7页超高镍低钴单晶正极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂二次电池技术领域，具体涉及一种超高镍低钴单晶正极材料及其制备方法。背景技术[0002]‑1超高镍低钴层状正极材料LiNixCoyM1‑x‑yO2(x≥0.9)，具有高于200mAhg的可逆容量和高工作电压(3.8Vvs.Li/Li+)，通过降低钴的用量进一步压缩了材料的生产成本，被认为是最有前途的高比能电极材料之一。然而超高镍低钴层状正极材料深度脱锂时，H2‑H3相