[發明專利]一種鎳鈷錳酸鋰單晶及其制備方法

在審

• 申請號: 202010961669.2
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112030220A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 劉鵬;陳宏林;周蒙;商士波
• 申請（專利權）人: 桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號: C30B1/02
• 分類號: C30B1/02;C30B29/22;C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 任美玲

本發明提供了一種鎳鈷錳酸鋰單晶及其制備方法。本發明采用微乳液法制備鎳鈷錳前驅體，再結合摻雜和包覆技術制備的鎳鈷錳酸鋰鋰電正極材料為單晶顆粒，可以有效提高正極材料的壓實密度，可避免晶界間裂紋的產生，且可減少與電解液之間的副反應，并能很好地改善材料的加工性能，提高材料的循環性能與安全性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鎳鈷錳酸鋰單晶及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池作為一種新型的綠色電源，具有比能量高、自放電小、開路電壓高、無記憶效應、循環壽命長、無環境污染等優點，因此被廣泛使用，特別是3C數碼類和動力電池類。

正極材料又是鋰離子電池的核心材料。目前，三元正極材料主要是由一次納米粒子團聚而成的二次球顆粒，電池在充、放電過程中鋰離子的脫嵌正極材料體積會發生一定程度地收縮膨脹，且隨著充放電程度的加劇和循環次數的增加，材料的體積變化也會加劇，這就導致以下問題：一、由于一次納米粒子之間存在晶界，導致在充放電過程中晶界與晶界之間會出現裂紋，嚴重影響材料電性能的發揮；二、在電池的制造過程中，二次球顆粒易被壓碎，加劇材料與電解液的界面反應，導致材料的電性能和安全性能嚴重惡化。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種鎳鈷錳酸鋰單晶及其制備方法，本發明提供的制備方法可以有效提高正極材料的壓實密度，可避免晶界間裂紋的產生，且可減少與電解液之間的副反應，并能很好地改善材料的加工性能，提高材料的循環性能與安全性能。

本發明提供了一種鎳鈷錳酸鋰單晶的制備方法，包括以下步驟：

A)將表面活性劑、助表面活性劑和油相混合攪拌，得到乳化液；

將水溶性鎳鹽、水溶性鈷鹽和水溶性錳鹽與水混合，得到鎳鈷錳鹽水溶液；

將堿溶液與絡合劑混合，得到絡合劑堿溶液；

B)將所述鎳鈷錳鹽水溶液和部分步驟A)制備的乳化液混合，得到鎳鈷錳金屬微乳液；

將所述絡合劑堿溶液和剩余部分步驟A)制備的乳化液混合，得到絡合劑堿微乳液；

C)將所述鎳鈷錳金屬微乳液攪拌并加入絡合劑堿微乳液至堿性，進行反應，得到濁液；

將所述濁液靜置，分層后抽濾、洗滌、烘干、研磨，得到鎳鈷錳前驅體；

D)將所述鎳鈷錳前驅體、鋰源化合物和第一添加劑混合后過篩，得到高混料；

E)將所述高混料燒結，得到燒結物；

F)將所述燒結物與第二添加劑混合均勻，得到包覆料；

G)將所述包覆料高溫燒結后進行粉碎、分級、過篩、除鐵得到鎳鈷錳酸鋰單晶正極材料。

優選的，所述表面活性劑選自琥珀酸二異辛酯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二醇聚氧乙烯硫酸鈉、烷基聚氧乙烯酚醚、十二烷基聚氧乙烯醚類表面活性劑、TritonX-100、失水山梨醇脂肪酸酯類表面活性劑、失水山梨醇聚氧乙烯醚酯類表面活性劑、十六烷基三甲基溴化銨和雙十八烷基二甲基氯化銨中的一種或多種；

所述助表面活性劑選自乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、正戊醇、異戊醇、1-己醇、2-己醇、1-辛醇、2-辛醇、雜醇油、對壬基酚的一種或多種；

所述油相選自戊烷、環己烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷和癸烷中的一種或多種；

所述表面活性劑、助表面活性劑和油相的質量比為1～5:1～10:1～9。

優選的，所述水溶性鎳鹽選自硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳和乙酸鎳中的一種或多種；

所述水溶性鈷鹽選自硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷和乙酸鈷中的一種或多種；