高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用与流程

本发明涉及一种高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用，尤其是一种适应用于锂电池的高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用。

背景技术：

而普通镍钴锰三元（NMC）锂电池材料因为其低成本，高安全性，环境友好被广泛的应用，但目前镍钴锰三元锂电池材料因为Jahn-Teller 效应，衰减快，虽然用各种元素掺杂能部分解决循环性能，但还是无法达到社会的预期目标，现有技术制备的高镍三元材料方法包括高温固相法，溶胶-凝胶法，液相共沉淀法。其中以液相共沉淀法比较普遍，如专利CN201310697598.x，CN201710022538.6等通常将金属盐水溶液与沉淀剂NaOH,Na2CO3,氨水络合剂等在反应釜中，高速搅拌反应，得到二次球形粒子，沉淀的二次球形粒子经过多次洗涤，烘干得到前躯体的氢氧化物。前躯体与锂盐共混，高温烧结而成，这种工艺目前很普遍，已经工业化量产，其局限性在于前躯体必须多次洗涤，废水排放量大，并且在沉淀的过程中，各元素可能分布不均，存在偏析团聚的现象，而二次团聚的球体粒子在电池极片辊压时，不能压力过大，否则微球会碎裂，导致在电池充放电过程中与极片脱落，造成极片电阻增大，容量损失，如专利CN20131067528.1公开了一种锂电池三元材料的制备方法，如将去离子水加入反应釜中，泵入各种金属盐溶液，同时泵入NaOH,氨水溶液精确调节PH值在10---11之间。陈化后过滤洗涤，得到氢氧化镍钴锰金属氧化物前躯体，干燥后与锂盐混合，高温烧结而成，该专利或类似的专利CN200910109331.8，，CN20151045666.0等，属于典型的共沉淀法制备工艺，在前躯体合成过程中，PH值必须精确控制，反应釜必须氮气保护，洗涤过程中需要大量去离子水，能耗较高，对环境影响大，制备工艺流程长的问题，因此在制作工艺中需要使用洗涤水和PH值必须精确控制，极片电阻增大并且容量损失。

基于现有的技术问题、技术特征和技术效果，做出本发明的申请技术方案。

技术实现要素：

本发明的客体是一种高镍的镍钴锰三元单晶材料；

本发明的客体是一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的制备方法；

本发明的客体是一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的应用。

为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用，因此在制作工艺中不需要使用洗涤水和也不需要对PH值控制。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种高镍的镍钴锰三元单晶材料；高镍的镍钴锰三元单晶材料通式设置为LiNixCoyMnzRtO2,其中0.5≤x≤0.8,0.1≤y＜0.3,0.1＜z≤0.2， 0＜t＜0.1。

由于设计了混合盐溶液、锂盐溶液和螯合剂溶液，不会引入硫酸根离子，因此无需洗涤水，因此在制作工艺中不需要使用洗涤水和也不需要对PH值控制。

本发明设计了，一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的制备方法，其步骤是：将混合盐溶液、锂盐溶液和螯合剂溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液进行烘干处理得到高镍的镍钴锰三元单晶材料前躯体固溶体。

本发明设计了，其步骤是：

将混合盐溶液、锂盐溶液、螯合剂溶液和掺杂元素溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液在温度设置为140-160℃进行烘干处理，然后在温度设置为400---550℃进行反应处理1—3小时，使分解出的氮氧化物经降温冷却得到金属氧化物粉末，把金属氧化物粉末在温度设置为800---980℃的具有氧气氛围的辊道窑中进行高温烧结处理10—15个小时，得到高镍的镍钴锰三元单晶材料。

本发明设计了，混合盐溶液设置为镍盐、钴盐、锰盐和掺杂金属溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液，

镍盐设置为硝酸镍、醋酸镍或柠檬酸镍中的一种或几种，

钴盐设置为硝酸钴、醋酸钴或柠檬酸钴中的一种或几种；

锰盐设置为硝酸锰或醋酸锰中的一种或两种，

掺杂金属设置为硝酸铝、硝酸镁、氧化钛、氢氧化铌或硝酸钽中的一种或几种。

本发明设计了，掺杂金属阳离子摩尔比为0.01%--1%。

本发明设计了，锂盐溶液设置为醋酸锂、硝酸锂或乙二酸二锂中的一种或机种溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液。

本发明设计了，螯合剂溶液设置为柠檬酸、乙二胺四乙酸或甘氨酸其中的一种或几种溶于去离子水得到溶液。

本发明设计了，掺杂元素溶液设置为硝酸锆、硝酸铝、硝酸镁、氢氧化铌、硝酸钽中的一种或几种水溶液。

本发明设计了，镍盐溶液的浓度和锂盐溶液的浓度分别设置为1-6moL/L。

本发明设计了，螯合剂的使用量摩尔比为；n金属离子：n螯合剂=1：0.5-8。

一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的在锂电池中作为电极的应用。

本发明的技术效果在于：不会引入硫酸根离子，因此无需洗涤，晶体无杂相，同时原子级别混合的氧化物在高温下融合长大为单晶，整个工艺中不存在二次粒子的形成。同时容易掺杂其他元素，使得晶体的结构稳定，循环性能和安全性能得到提升，且整个工艺简单，过程容易控制，易于实现批量化生产，批次稳定性可靠，工艺优化无需大量的大反应釜，反应过程无需精确控制PH值、反应气氛和温度等苛刻条件，无需使用大量的去离子水多次洗涤前躯体，对环境影响小，高镍的镍钴锰三元单晶材料循环性能优越，0.5C倍率下750循环后，容量保持率≥95%，克容量为＞160mAh/g，高镍的镍钴锰三元单晶材料制得的锂电池正极，正极材料元素分布均匀，单晶体形貌，压实密度高，循环性能好，热稳定高的材料，金属离子的均匀混合，特别是达到离子级别的混合度，如镍、钴、锰金属盐加入去离子水中溶解，再加入锂盐，与金属螯合剂乙二胺四乙酸或柠檬酸，甘氨酸等。在400—600℃烘箱中烘干，轻组分去除，挥发分解的氮氧化合物经冷却降温回收，剩下纳米级的金属氧化固溶体的前躯体。本发明的前躯体工艺与常规工艺相比，操作简单没有废水的排放，节能环保。前躯体进一步在800—950℃加热处理，晶体粒子融合长大，达到微米级别的单晶颗粒。德国明斯特大学的M. Borner利用18650电池对高镍三元材料（NMC）在电池充放电循环过程中的研究发现，经过多次充放电循环后，NMC材料颗粒的形貌发生了变化，部分二次粒子的球体破碎，则部分活性物质脱离集流体，因此二次颗粒球体破碎和正极电解质界面形成是造成三元（NMC）高镍材料衰降的主要原因。其中NMC二次大颗粒表面的破碎主要是由于电极材料组成的不均匀，造成了电流密度和充电状态SOC的不均匀，从而造成局部过充，因此导致局部的Li过度脱嵌，引起高镍NMC材料的层间距扩大和形成新的岩盐、非有序尖晶石相，从而产生机械应力，导致微米级颗粒的球体体破碎，而这一现象随着充放电的倍率增大而变的更加严重。同时，在较大的充电倍率下，电池表面会产生大量的高度Li脱嵌的区域，从而导致材料的热稳定降低。而在较高的截止电压下，电解液的分解也变的更加严重，导致正极电解质界面膜增厚，引起电池阻抗增加。本发明的高镍的镍钴锰三元单晶材料元素分布均匀，能有效的解决二次颗粒碎裂的问题，因此循环性能优越，热稳定性和安全性能高，而减少电解液与锂电池材料之间的接触面积是解决循环性能的一个重要手段，为了减少电解液与晶体接触界面，首先要减少晶体的表面积，而大晶体粒子能有效降低比表面，最主要的是单晶与二次粒子大球体相比表面积减少了一个数量级，并且通过多项电化学性能测试，高镍的镍钴锰三元单晶材料的电池循环性能和倍率性能与普通的二次粒子三元（NMC）材料相比大幅提高，目前市场上大量使用的二次球体粒子的三元（NMC）材料，在循环过程中，金属离子的溶解会导致二次颗粒的塌陷和碎裂，进一步导致电池容量衰减，内阻增大。并且提高三元（NMC）材料二次粒子的压实密度有限，过大的压力也会导致二次颗粒物理性的碎裂，因而限制电池循环性能。

在本技术方案中，高镍的镍钴锰三元即NMC。

本技术方案解决了一下技术难点：而减少电解液与锂电池材料之间的接触面积是解决循环性能的一个重要手段，为了减少电解液与晶体接触界面，首先要减少晶体的表面积，而大晶体粒子能有效降低比表面，最主要的是单晶与二次粒子大球体相比表面积减少了一个数量级。

在本技术方案中，使用混合盐溶液、锂盐溶液和螯合剂溶液为重要技术特征，在高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用的技术领域中，具有新颖性、创造性和实用性，在本技术方案中的术语都是可以用本技术领域中的专利文献进行解释和理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的高镍的镍钴锰三元单晶材料的SEM图（放大倍率5000倍）；

图2为本发明的高镍的镍钴锰三元单晶材料的SEM图（放大倍率20000倍）；

图3 为本发明的 高镍的镍钴锰三元单晶的XRD图；

图4 为本发明的高镍的镍钴锰三元单晶材料1C下的循环曲线图；

图5为本发明的高镍的镍钴锰三元单晶材料的半电池循环曲线图。

具体实施方式

根据审查指南，对本发明所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语应当理解为不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种高镍的镍钴锰三元单晶材料；高镍的镍钴锰三元单晶材料通式设置为LiNixCoyMnzRtO2,其中0.5≤x≤0.8,0.1≤y＜0.3,0.1＜z≤0.2，0＜t＜0.1。

下面结合实施例，对本发明进一步描述，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的制备方法，本发明的第一个实施例，其步骤是：

将混合盐溶液、锂盐溶液、螯合剂溶液与掺杂元素溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液在温度设置为140℃进行烘干处理，然后在温度设置为400℃进行反应处理1小时，使分解出的氮氧化物经降温冷却得到金属氧化物粉末，把金属氧化物粉末在温度设置为800℃的具有氧气氛围的辊道窑中进行高温烧结处理10个小时，得到高镍的镍钴锰三元单晶材料。

在本实施例中，混合盐溶液设置为镍盐、钴盐、锰盐和掺杂金属溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液，

镍盐设置为硝酸镍，

钴盐设置为硝酸钴；

锰盐设置为硝酸锰，

掺杂金属设置为硝酸铝。

在本实施例中，掺杂金属阳离子摩尔比为0.01%。

在本实施例中，锂盐溶液设置为醋酸锂溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液。

在本实施例中，螯合剂溶液设置为柠檬酸溶于去离子水得到溶液。

在本实施例中，掺杂元素溶液设置为硝酸锆水溶液。

在本实施例中，镍盐溶液的浓度和锂盐溶液的浓度分别设置为1moL/L。

在本实施例中，螯合剂的使用量摩尔比为；n金属离子：n螯合剂=1：0.5。

一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的在锂电池中作为电极的应用。

一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的在锂电池中作为电极的应用和一种高镍的镍钴锰三元单晶材料的制备方法的实施例，

用高镍的镍钴锰三元单晶材料作为正极活性物质，乙炔黑为导电剂，聚偏氟乙烯为粘接剂，NMP为溶剂。其中活性物质︰乙炔黑导电剂︰聚偏氟乙烯质量比为80-90︰5-10︰5-10.该混合物调配的浆料涂覆在铝箔上，烘干，辊压，裁片后得到正极极片，以人造石墨为负极活性材料制备的负极极片配对。电解液为广州天赐公司的三元电解液，组装成20-25AH的铝壳电芯，进行电化学性能测试和安全性能测试，充放电电压范围3.0-4.2V，电流以0.1C，0.5C，1C的倍率充放电。

本发明的第二个实施例，其步骤是：

将混合盐溶液、锂盐溶液、螯合剂溶液与掺杂元素溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液在温度设置为160℃进行烘干处理，然后在温度设置为550℃进行反应处理3小时，使分解出的氮氧化物经降温冷却得到金属氧化物粉末，把金属氧化物粉末在温度设置为980℃的具有氧气氛围的辊道窑中进行高温烧结处理15个小时，得到高镍的镍钴锰三元单晶材料。

在本实施例中，混合盐溶液设置为镍盐、钴盐、锰盐和掺杂金属溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液，

镍盐设置为醋酸镍，

钴盐设置为醋酸钴，

锰盐设置为醋酸锰，

掺杂金属设置为硝酸镁。

在本实施例中，掺杂金属阳离子摩尔比为1%。

在本实施例中，锂盐溶液设置为硝酸锂溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液。

在本实施例中，螯合剂溶液设置为乙二胺四乙酸溶于去离子水得到溶液。

在本实施例中，掺杂元素溶液设置为硝酸铝水溶液。

在本实施例中，镍盐溶液的浓度和锂盐溶液的浓度分别设置为6moL/L。

在本实施例中，螯合剂的使用量摩尔比为；n金属离子：n螯合剂=1： 8。

本发明的第三个实施例，其步骤是：

将混合盐溶液、锂盐溶液、螯合剂溶液与掺杂元素溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液在温度设置为140-160℃进行烘干处理，然后在温度设置为400---550℃进行反应处理1—3小时，使分解出的氮氧化物经降温冷却得到金属氧化物粉末，把金属氧化物粉末在温度设置为800---980℃的具有氧气氛围的辊道窑中进行高温烧结处理10—15个小时，得到高镍的镍钴锰三元单晶材料。

在本实施例中，混合盐溶液设置为镍盐、钴盐、锰盐和掺杂金属溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液，

镍盐设置为硝酸镍、醋酸镍或柠檬酸镍中的一种或几种，

钴盐设置为硝酸钴、醋酸钴或柠檬酸钴中的一种或几种；

锰盐设置为硝酸锰或醋酸锰中的一种或两种，

掺杂金属设置为硝酸铝、硝酸镁、氧化钛、氢氧化铌或硝酸钽中的一种或几种。

在本实施例中，掺杂金属阳离子摩尔比为0.01%--1%。

在本实施例中，锂盐溶液设置为醋酸锂、硝酸锂或乙二酸二锂中的一种或机种溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液。

在本实施例中，螯合剂溶液设置为柠檬酸、乙二胺四乙酸或甘氨酸其中的一种或几种溶于去离子水得到溶液。

在本实施例中，掺杂元素溶液设置为硝酸锆、硝酸铝、硝酸镁、氢氧化铌、硝酸钽中的一种或几种水溶液。

在本实施例中，镍盐溶液的浓度和锂盐溶液的浓度分别设置为1-6moL/L。

在本实施例中，螯合剂的使用量摩尔比为；n金属离子：n螯合剂=1：0.5-8。

本发明的第四个实施例，其步骤是：

将混合盐溶液、锂盐溶液、螯合剂溶液与掺杂元素溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液在温度设置为150℃进行烘干处理，然后在温度设置为500℃进行反应处理2小时，使分解出的氮氧化物经降温冷却得到金属氧化物粉末，把金属氧化物粉末在温度设置为890℃的具有氧气氛围的辊道窑中进行高温烧结处理13个小时，得到高镍的镍钴锰三元单晶材料。

在本实施例中，混合盐溶液设置为镍盐、钴盐、锰盐和掺杂金属溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液，

镍盐设置为柠檬酸镍，

钴盐设置为柠檬酸钴，

锰盐设置为硝酸锰和醋酸锰，

掺杂金属设置为氧化钛。

在本实施例中，掺杂金属阳离子摩尔比为0.5%。

在本实施例中，锂盐溶液设置为乙二酸二锂溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液。

在本实施例中，螯合剂溶液设置为甘氨酸溶于去离子水得到溶液。

在本实施例中，掺杂元素溶液设置为硝酸镁的水溶液。

在本实施例中，镍盐溶液的浓度和锂盐溶液的浓度分别设置为3.5moL/L。

在本实施例中，螯合剂的使用量摩尔比为；n金属离子：n螯合剂=1：3.5。

本发明的第五个实施例，其步骤是：

将混合盐溶液、锂盐溶液、螯合剂溶液与掺杂元素溶液在反应釜中混合，对反应釜中的混合溶液在温度设置为140-160℃进行烘干处理，然后在温度设置为400---550℃进行反应处理1—3小时，使分解出的氮氧化物经降温冷却得到金属氧化物粉末，把金属氧化物粉末在温度设置为800---980℃的具有氧气氛围的辊道窑中进行高温烧结处理10—15个小时，得到高镍的镍钴锰三元单晶材料。

在本实施例中，混合盐溶液设置为镍盐、钴盐、锰盐和掺杂金属溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液，

镍盐设置为硝酸镍、醋酸镍和柠檬酸镍，

钴盐设置为硝酸钴、醋酸钴和柠檬酸钴，

锰盐设置为硝酸锰或醋酸锰，

掺杂金属设置为硝酸铝、硝酸镁、氧化钛、氢氧化铌和硝酸钽。

在本实施例中，掺杂金属阳离子摩尔比为0.09%。

在本实施例中，锂盐溶液设置为醋酸锂、硝酸锂和乙二酸二锂溶于去离子水中搅拌均匀得到稳定的混合金属离子溶液。

在本实施例中，螯合剂溶液设置为柠檬酸、乙二胺四乙酸和甘氨酸溶于去离子水得到溶液。

在本实施例中，掺杂元素溶液设置为硝酸锆、硝酸铝、硝酸镁、氢氧化铌和硝酸钽的水溶液。

在本实施例中，镍盐溶液的浓度和锂盐溶液的浓度分别设置为5.5moL/L。

在本实施例中，螯合剂的使用量摩尔比为；n金属离子：n螯合剂=1：6。

本发明的第六个实施例，其步骤是：掺杂金属设置为氢氧化铌，掺杂元素溶液设置为氢氧化铌的水溶液。

本发明的第七个实施例，其步骤是：掺杂金属设置为硝酸钽，掺杂元素溶液设置为硝酸钽的水溶液。

本发明的第八个实施例，

1）取3.373公斤硝酸镍溶于水，1.164公斤硝酸钴溶于水，1.512公斤50%的硝酸锰溶液，0.075公斤硝酸铝溶于水，这四种溶液混合均匀-------A溶液。

2）将硝酸锂1.38公斤溶于水-----B溶液。

3）6摩尔甘氨酸溶于水----C溶液。

将A、B、C三种溶液混合均匀，放入厢式烘箱中烘干水分，得到溶胶。溶胶在网带窑中，450℃，通入空气热处理2小时，所含的氮氧化合物经冷却后回收得到酸，碳氧化合物全部分解挥发，剩下蓬松纳米多孔的凝胶固溶体粉末，该粉末压片后在辊道窑中900℃烧结15小时，冷却后粉碎分级得到高镍三元单晶材料。

将所述的高镍三元单晶材料与聚偏氟乙烯，导电剂按质量比为85:10:5的比例混合后，加入N-甲基吡咯烷酮为溶剂，搅拌均匀，获得的黑色浆料经涂布机涂覆在铝箔上，烘干，辊压成面密度为3.5g/cm2的极片。与之配对的负极极片选用人造石墨，导电剂，粘接剂的质量比为90:5:5，加入去离子水，调配成固含为54%的浆料，经涂布机涂覆在铜箔上，烘干，辊压成负极片。正负极极片间加ＰＥ隔膜，注入广州天赐三元材料专用电解液。电池装配好后放置24小时后，进行充放电测试，电压为3.0—4.2Ｖ，以0.1Ｃ，0.5Ｃ，1Ｃ的倍率充放电测试。该材料的电池可逆容量，循环性能如下，在0.1Ｃ的倍率下克容量为176ｍＡｈ／ｇ．0.5Ｃ的倍率下克容量为172ｍＡｈ／ｇ，在１Ｃ的倍率下克容量为169ｍＡｈ／ｇ。以0.5Ｃ的倍率，500次循环后，克容量为165ｍＡｈ／ｇ，容量保持率为95.9％。

本发明的第九个实施例，

1）取3.482公斤醋酸镍溶于水，2.22公斤柠檬酸钴溶于水，0.644公斤50%的硝酸锰溶液，0.075公斤硝酸铝溶于水，这四种溶液混合均匀-------A溶液。

2）将醋酸锂2.04公斤溶于水-----B溶液。

3）3摩尔柠檬酸溶于水----C溶液。将A、B、C三种溶液混合均匀，放入厢式烘箱中烘干水分，得到溶胶。溶胶在网带窑中，450℃，通入空气热处理2小时，所含的氮氧化合物冷却降温回收，碳氧化合物全部分解挥发，剩下蓬松纳米多孔的凝胶固溶体粉末，该粉末压片后在辊道窑中950℃烧结1０小时，冷却后粉碎分级得到高镍三元单晶材料。

将所述的高镍三单晶元材料与聚偏氟乙烯，导电剂按质量比为8７:８:5的比例混合后，加入N-甲基吡咯烷酮为溶剂，搅拌均匀，获得的黑色浆料经涂布机涂覆在铝箔上，烘干，辊压成面密度为3.3g/cm2的极片。与之配对的负极极片选用人造石墨，导电剂，粘接剂的质量比为90:5:5，加入去离子水，调配成固含为52%的浆料，经涂布机涂覆在铜箔上，烘干，辊压成负极片。正负极极片间加ＰＥ隔膜，注入广州天赐三元材料专用电解液。电池装配好后放置24小时，进行充放电测试，电压为3.0—4.2Ｖ，以0.1Ｃ，0.5Ｃ，1Ｃ的倍率充放电测试。该材料的电池可逆容量，循环性能，在０.１Ｃ的倍率下克容量为173ｍＡｈ／ｇ．0.5Ｃ的倍率下克容量为171ｍＡｈ／ｇ，在１Ｃ的倍率下克容量为165ｍＡｈ／ｇ。 0.5Ｃ的倍率500次循环后，克容量为166ｍＡｈ／ｇ，容量保持率为97.07％。

本发明的第十个实施例，

1）取8.869公斤柠檬酸镍溶于水，1.11公斤柠檬酸钴溶于水，0.441公斤的硝酸锰溶液，0.051公斤硝酸镁溶于水，这四种溶液混合均匀-------A溶液。

2）将醋酸锂2.04公斤溶于水-----B溶液。

3）4摩尔甘氨酸溶于水----C溶液。

将A、B、C三种溶液混合均匀，放入厢式烘箱中烘干水分，得到溶胶。溶胶在网带窑中，550℃，通入空气热处理1小时，氮、碳氧化合物全部分解挥发所含的氮氧化合物降温回收，剩下蓬松纳米多孔的凝胶固溶体粉末，该粉末压片后在辊道窑中930℃烧结15小时，冷却后粉碎分级得到高镍三元单晶材料。

将所述的高镍三元材料与聚偏氟乙烯，导电剂，粘结剂按质量比为85:10:5的比例混合后，加入N-甲基吡咯烷酮为溶剂，搅拌均匀，获得的黑色浆料经涂布机涂覆在铝箔上，烘干，辊压成面密度为3.6g/cm2的极片。与之配对的负极极片选用人造石墨，导电剂，粘接剂的质量比为90:5:5，加入去离子水，调配成固含为52%的浆料，经涂布机涂覆在铜箔上，烘干，辊压成负极片。正负极极片间加ＰＥ隔膜，注入广州天赐三元材料专用电解液。电池装配好后放置24小时，进行充放电测试，电压为３.０—４.２Ｖ，以0.1Ｃ，0.5Ｃ，1Ｃ的倍率充放电测试。该材料的电池可逆容量，循环性能，在０.１Ｃ的倍率下克容量为182ｍＡｈ／ｇ．0.5Ｃ的倍率下克容量为180ｍＡｈ／ｇ，在1Ｃ的倍率下克容量为175ｍＡｈ／ｇ。以 0.5Ｃ的倍率500次循环后，克容量为171ｍＡｈ／ｇ，容量保持率为95.0％。

本发明的第十一个实施例，

1）取3.979公斤醋酸镍溶于水，0.582公斤硝酸钴溶于水，0.644公斤50%的硝酸锰溶液，0.0887公斤氢氧化铌溶于水，这四种溶液混合均匀-------A溶液。

2）将硝酸锂1.38公斤溶于水-----B溶液。

3）8摩尔乙二胺四乙酸溶于水----C溶液。将A、B、C三种溶液混合均匀，放入厢式烘箱中烘干水分，得到溶胶。溶胶在网带窑中，500℃，通入空气热处理1.5小时，所含的氮氧化合物冷却回收，碳氧化合物全部分解挥发，剩下蓬松纳米多孔的凝胶固溶体粉末，该粉末压片后在辊道窑中980℃烧结1０小时，冷却后粉碎分级得到高镍三元单晶材料。

将所述的高镍三元单晶材料与聚偏氟乙烯，导电剂按质量比为8７:８:5的比例混合后，加入N-甲基吡咯烷酮为溶剂，搅拌均匀，获得的黑色浆料经涂布机涂覆在铝箔上，烘干，辊压成面密度为3.3g/cm2的极片。与之配对的负极极片选用人造石墨，导电剂，粘接剂的质量比为90:5:5，加入去离子水，调配成固含为54%的浆料，经涂布机涂覆在铜箔上，烘干，辊压成负极片。正负极极片间加ＰＥ隔膜，注入广州天赐三元材料专用电解液。电池装配好后放置24小时，进行充放电测试，电压为3.0—4.2Ｖ，以0.1Ｃ，0.5Ｃ，1Ｃ的倍率充放电测试。该材料的电池可逆容量，循环性能，在0.1Ｃ的倍率下克容量为180ｍＡｈ／ｇ．0.5的倍率下克容量为176ｍＡｈ／ｇ，在１Ｃ的倍率下克容量为172ｍＡｈ／ｇ。０.５Ｃ的倍率500次循环后，克容量为170ｍＡｈ／ｇ，容量保持率为96.6％。

实施例八---十一电池测试数据

本发明具有下特点：

1、由于设计了混合盐溶液、锂盐溶液和螯合剂溶液，不会引入硫酸根离子，因此无需洗涤水，因此在制作工艺中不需要使用洗涤水和也不需要对PH值控制。

2、由于设计了掺杂元素溶液，使得晶体的结构稳定，提高了循环性能和安全性能。

3、由于设计了混合盐溶液、锂盐溶液、螯合剂溶液与掺杂元素溶液，制得的高镍的镍钴锰三元单晶材料的极片电阻小，保持容量的性能高。

4、由于设计了对结构形状进行了数值范围的限定，使数值范围为本发明的技术方案中的技术特征，不是通过公式计算或通过有限次试验得出的技术特征，试验表明该数值范围的技术特征取得了很好的技术效果。

5、由于设计了本发明的技术特征，在技术特征的单独和相互之间的集合的作用，通过试验表明，本发明的各项性能指标为现有的各项性能指标的至少为1.7倍，通过评估具有很好的市场价值。

还有其它的与使用混合盐溶液、锂盐溶液和螯合剂溶液相同或相近似的技术特征都是本发明的实施例之一，并且以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为满足专利法、专利实施细则和审查指南的要求，不再对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合的实施例都进行描述。

上述实施例只是本发明所提供的高镍的镍钴锰三元单晶材料、制备方法及其应用的一种实现形式，根据本发明所提供的方案的其他变形，增加或者减少其中的成份或步骤，或者将本发明用于其他的与本发明接近的技术领域，均属于本发明的保护范围。