一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着能源需求的不断增加，锂离子电池已成为电动车、智能手机、笔记本电脑等的主要电源，同时也在储能领域得到广泛应用。作为锂离子电池的核心组件，正极材料的性能直接影响到电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。为了提高三元（镍钴锰）正极材料的容量，镍元素的比例增加到90%以上，成为超高镍三元正极材料。三元正极材料中含有的少量二价镍占据锂位形成“锂镍混排”，对材料容量带来不利影响，而随着镍元素比例的提高，“锂镍混排”的程度也会增加，尤其是在镍含量大于90%的超高镍三元正极材料中，“锂镍混排”的影响非常显著。

2、因此，需要开发一种超高镍三元单晶正极材料，抑制“锂镍混排”的不利影响以提高其容量性能。

技术实现思路

1、本发明主要解决的技术问题是提供一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法，能够抑制“锂镍混排”的不利影响以提高其容量性能。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超高镍三元单晶正极材料的制备方法，包括：

3、将镍钴锰三元前驱体nixcoymn1-x-y(oh)2加入预氧化溶液中，充分反应后进行后处理，获得预氧化前驱体nixcoymn1-x-y(oh)3，0.9≤x＜1，0＜y≤0.1，其中所述预氧化溶液的氧化性高于三价镍，且ph大于或等于7；

4、对所述预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理，得到三元单晶半成品；

5、将所述三元单晶半成品与包覆料混合后进行第二烧结处理，得到超高镍三元单晶正极材料。

6、为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种由上述技术方案所述的制备方法制得的超高镍三元单晶正极材料。

7、本发明的有益效果是：本发明提供的制备方法首先将镍钴锰三元前驱体nixcoymn1-x-y(oh)2加入预氧化溶液中，充分反应后进行后处理，获得预氧化前驱体nixcoymn1-x-y(oh)3，然后对预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理，得到三元单晶半成品；再将三元单晶半成品与包覆料混合后进行第二烧结处理，得到超高镍三元单晶正极材料。本发明利用预氧化溶液将镍钴锰三元前驱体中的二价镍氧化至更高价态，使得在后续与锂源固相反应之前就已经基本是三价状态，可以减少二价镍的产生，从而抑制“锂镍混排”的不利影响，提高正极材料的容量性能。

技术特征：

1.一种超高镍三元单晶正极材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预氧化溶液为次氯酸盐溶液、高锰酸钾溶液、重铬酸钾溶液、过氧化物溶液中至少一种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预氧化溶液为次氯酸钠水溶液，质量浓度为10%～20%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰三元前驱体与所述预氧化溶液的质量比为10%～25%。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将镍钴锰三元前驱体nixcoymn1-x-y(oh)2加入预氧化溶液中，充分反应后进行后处理的步骤，包括：

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理的步骤，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述预设气氛为臭氧和氧气混合气体，臭氧的浓度为15%～25%。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述氟化物中氟元素占所述预氧化前驱体的质量比为0.5%～1%。

9.根据权利要求6-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结处理的烧结温度为750～850℃；和/或，

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的超高镍三元单晶正极材料。

技术总结
本发明公开了一种超高镍三元单晶正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域。本发明提供的制备方法首先将镍钴锰三元前驱体NixCoyMn1‑x‑y(OH)2加入预氧化溶液中，充分反应后进行后处理，获得预氧化前驱体NixCoyMn1‑x‑y(OH)3，然后对预氧化前驱体与锂盐进行第一烧结处理，得到三元单晶半成品；再将三元单晶半成品与包覆料混合后进行第二烧结处理，得到超高镍三元单晶正极材料。本发明利用预氧化溶液将镍钴锰三元前驱体中的二价镍氧化至更高价态，使得在后续与锂源固相反应之前就已经基本是三价状态，可以减少二价镍的产生，从而抑制“锂镍混排”的不利影响，提高正极材料的容量性能。

技术研发人员：陆俊杰,赵云虎,秦锦,张新龙
受保护的技术使用者：南通瑞翔新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15