[發明專利]一種三元單晶正極材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011013341.4
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112301428B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 李飛龍;阮丁山;韓帥;馬文柱;王雀樂;方慶城;李長東
• 申請（專利權）人: 廣東邦普循環科技有限公司;湖南邦普循環科技有限公司;湖南邦普汽車循環有限公司
• 主分類號: C30B29/22
• 分類號: C30B29/22;C30B1/10;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

1.一種三元單晶正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將三元多晶微粉混合，升溫，進行第一次燒結，降溫，得到中間體；

（2）將中間體進行氣流粉碎，得到單晶材料，水洗，離心，干燥，得到殘堿含量低于1500ppm的物料；

（3）將包覆劑加入物料中，升溫，進行第二次燒結，降溫，即得所述三元單晶正極材料；所述包覆劑為金屬的氧化物、氫氧化物、鹽或非金屬的氧化物、氟化物或非金屬對應的酸、鹽中的至少一種，所述金屬為Al、Ce、Y、Zn、Si、Cr、Nb、Mg、La、Sr、Zr、Sn、Na、Ca、Sb、V、W中的至少一種，所述非金屬為B、P、F、C、S中的至少一種，但不包括氫氧化鋁；步驟（1）中，所述三元多晶微粉為三元多晶材料在粉碎中機械磨產生的不合格品，是三元多晶材料在粉碎過程中產生的副產物；所述三元多晶微粉的化學式為LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中0.5≤x≤0.95，0≤y≤0.4，0.05≤z≤0.4，x+y+z=1。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述第一次燒結的溫度為600℃-900℃，時間為4-30h。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述第一次燒結的氣氛為空氣或氧氣中的一種；所述第一次燒結的通氣量為5-15m3/h。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述單晶材料的粒度要求為：D_v50為2.0-4.0μm，D_v99為＜10μm。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述水洗過程中的水和單晶材料的質量比為（0.5-3.0）：1；水洗的轉速為150-450rpm；水洗的時間為1-30min。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述第二次燒結的溫度為200℃-400℃，第二次燒結的時間為4-20h；所述第二次燒結的氣氛為空氣或氧氣中的一種。

7.一種三元單晶正極材料，其特征在于，是由權利要求1-6任一項所述的制備方法制得，所述三元單晶正極材料的化學式為LiNi_xCo_yMn_zO₂@M，所述M為Al、Ce、Y、Zn、Si、W、B、Cr、Nb、Mg、V、P、La、Sr、Zr、Sn、F、C、Na、Ca、S、Sb中的至少一種，其中0.5≤x≤0.95，0≤y≤0.4，0.05≤z≤0.4，且x+y+z=1。

8.根據權利要求7所述的三元單晶正極材料，其特征在于，所述三元單晶正極材料的電阻率為450-650Ω·cm，首次放電比容量為200~206mAh/g，50圈循環后容量保持率大于96%，壓實密度為3.3~3.5g/cm³。

9.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權利要求7-8任一項所述的三元單晶正極材料。