一种高镍正极材料及其制备方法与流程

本公开涉及锂离子电池正极材料领域，具体地，涉及一种高镍正极材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的普及和不断发展，其对动力电池的能量密度要求越来越高，而高镍正极材料的能量密度高，是用于动力电池的一种较理想的选择。

2、目前，高镍正极材料的主要制备方法是将前驱体、锂盐和掺杂剂进行烧结，再将得到的粉体进行水洗、抽滤烘干，再进行第二次烧结。但水洗会给高镍正极材料带来较为不利的影响，会极大的损坏材料的表面结构，体相锂会向材料表面迁移，形成新的岩盐相，造成材料容量损失，稳定性变差。如此以来，高镍正极材料在长期的循环过程中，会出现很多问题，比如二次颗粒开裂甚至粉化，正极材料和电解液发生副反应，岩盐相的生成等。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种高镍正极材料及其制备方法，该高镍正极材料性能稳定，倍率性能和循环性能优异，且材料表面的残碱量少；制备工艺简单，不需要进行水洗过程，具有广泛的应用前景。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种制备高镍正极材料的方法，所述方法包括如下步骤：

3、(1)将前驱体和lioh·h2o混合，进行第一烧结后第一粉碎过筛，得到粉体；

4、(2)将粉体和含钴化合物混合进行第二烧结后第二过筛，得到高镍正极材料。

5、可选地，所述含钴化合物包括氢氧化钴、草酸钴、氧化钴和碳酸钴中的一种；所述含钴化合物中钴的添加量为所述粉体重量的0.8％～1.6％。

6、可选地，所述方法中不包括对所述粉体进行水洗的步骤。

7、可选地，所述前驱体的化学式如式(i)所示：niacobmncal(1-a-b-c)(oh)2(i)，其中，0.80≤a≤0.96，b＞0，c＞0，其中，a、b、c的关系为0≤1-a-b-c≤0.02。

8、可选地，所述前驱体中(ni+co+mn+al)与所述lioh·h2o中li的摩尔比为1:(1.01～1.08)。

9、可选地，所述第一烧结为分段式烧结，所述分段式烧结包括第一段烧结和第二段烧结，所述第一段烧结的温度为400～600℃，时间为2～6h；所述第二段烧结的温度为700～900℃，时间为7～16h；所述第二烧结的条件包括：温度为400～800℃，时间为4～10h；

10、所述第一烧结和第二烧结均在含氧气氛下进行，所述含氧气氛的氧含量为95体积％以上；

11、所述第一粉碎过筛的筛网孔径为23～38μm，所述第二过筛的筛网孔径为38～48μm。

12、可选地，该方法还包括：在步骤(1)的混合时加入掺杂剂，所述掺杂剂中含有的元素包括zr、nb、w、y、ce和ti中的一种或几种；所述掺杂剂包括氧化锆、氯化锆、碱式碳酸锆、五氧化二铌、氧化钨、偏钨酸铵、氧化钇、氧化铈、草酸铈、碱式碳酸铈、氯化铈、二氧化钛和氯化钛中的一种或几种；所述掺杂元素的添加量为前驱体重量的0.1～0.4wt％。

13、可选地，该方法还包括：在步骤(2)的混合时加入包覆剂，所述包覆剂含有的元素包括nb、w、zr、al和la中的一种或几种；所述包覆剂包括五氧化二铌、氧化钨、偏钨酸铵、氧化锆、氯化锆、碱式碳酸锆，氧化铝、氯化铝、氢氧化铝，氧化镧、草酸镧和氯化镧中的一种或几种；所述包覆元素的添加量为粉体重量的0.05～0.5wt％。

14、本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面所述的方法制备得到的高镍正极材料；其中，所述高镍正极材料的d50粒径为8～12μm。

15、可选地，所述高镍正极材料的化学式如式(ii)所示

16、linixcoymnzal(1-x-y-z)o2(ii)，其中，0.80≤x≤0.96，y＞0，z＞0，其中，x、y、z的关系为0≤1-x-y-z≤0.02。

17、通过上述技术方案，本公开通过将前驱体和lioh·h2o混合，烧结后粉碎过筛得到粉体；将粉体和含钴化合物混合进行烧结后过筛，得到高镍正极材料。本方法没有水洗过程，通过直接加入钴的方式，降低了材料的残碱，该方法不会破坏材料的表面，也不会造成体相锂向表面的迁移，可以很好的保护材料的表面和内部结构，使材料性能更加稳定；同时钴的加入也在材料表面形成了氧化钴和钴酸锂，提高了材料的倍率性能。本公开提供的方法生产工艺简单，可以使材料的性能一致性更好，应用前景广泛。

18、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种制备高镍正极材料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含钴化合物包括氢氧化钴、草酸钴、氧化钴和碳酸钴中的一种；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中不包括对所述粉体进行水洗的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驱体的化学式如式(i)所示：niacobmncal(1-a-b-c)(oh)2(i)，其中，0.80≤a≤0.96，b＞0，c＞0，其中，a、b、c的关系为0≤1-a-b-c≤0.02。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驱体中(ni+co+mn+al)与所述lioh·h2o中li的摩尔比为1:(1.01～1.08)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一烧结为分段式烧结，所述分段式烧结包括第一段烧结和第二段烧结，所述第一段烧结的温度为400～600℃，时间为2～6h；所述第二段烧结的温度为700～900℃，时间为7～16h；所述第二烧结的条件包括：温度为400～800℃，时间为4～10h；

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在步骤(1)的混合时加入掺杂剂，所述掺杂剂中含有的掺杂元素包括zr、nb、w、y、ce和ti中的一种或几种；所述掺杂剂包括氧化锆、氯化锆、碱式碳酸锆、五氧化二铌、氧化钨、偏钨酸铵、氧化钇、氧化铈、草酸铈、碱式碳酸铈、氯化铈、二氧化钛和氯化钛中的一种或几种；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在步骤(2)的混合时加入包覆剂，所述包覆剂含有的包覆元素包括nb、w、zr、al和la中的一种或几种；所述包覆剂包括五氧化二铌、氧化钨、偏钨酸铵、氧化锆、氯化锆、碱式碳酸锆，氧化铝、氯化铝、氢氧化铝，氧化镧、草酸镧和氯化镧中的一种或几种；

9.采用1～8中任意一项所述的方法制备得到的高镍正极材料；其中，所述高镍正极材料的d50粒径为8～12μm。

10.根据权利要求9所述的高镍正极材料，其特征在于，所述高镍正极材料的化学式如式(ii)所示linixcoymnzal(1-x-y-z)o2(ii)，其中，0.80≤x≤0.96，y＞0，z＞0，其中，x、y、z的关系为0≤1-x-y-z≤0.02。

技术总结
本公开涉及一种高镍正极材料及其制备方法，通过将前驱体与LiOH·H2O混合，烧结后粉碎过筛得到粉体；将粉体与含钴化合物混合进行烧结后过筛，得到高镍正极材料。该高镍正极材料表面的残碱量少，性能稳定，倍率性能和循环性能优异；制备工艺简单，不需要进行水洗过程，具有广泛的应用前景。

技术研发人员：马宝华,张伟,刘会,赵岩,熊家祥,王殿纲,王海峰,房祥翠,朴海兰
受保护的技术使用者：山东友邦科思茂新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15