[發(fā)明專利]一種板塊狀高鎳單晶三元材料的制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202011024581.4 | 申請(qǐng)日： | 2020-09-25 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112768682B | 公開（公告）日： | 2022-06-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王浩;秦顯營;章立寒;張銳;羅丹;李寶華 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 深圳石墨烯創(chuàng)新中心有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/505 | 分類號(hào)： | H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;C30B1/10;C30B29/22 |
| 代理公司： | 北京知呱呱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11577 | 代理人： | 杜立軍 |
| 地址： | 518000 廣東省深圳市光*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 板塊 狀高鎳單晶 三元 材料 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種板塊狀高鎳單晶三元材料的制備方法，涉及鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，制備方法包括如下步驟：配制含有金屬Ni、Co、Mn的混合鹽溶液；配制含有表面活性劑的助劑溶液；將配制好的助劑溶液加入到配制好的混合鹽溶液中，混合均勻形成反應(yīng)液；將反應(yīng)液與混合堿溶液并流加入到含有氨水底液的反應(yīng)釜中，在氮?dú)夥諊Ｗo(hù)下進(jìn)行充分反應(yīng)得到懸濁液；將懸濁液過濾洗滌、烘干得到板塊狀單晶材料的前驅(qū)體；將鋰鹽與得到的前驅(qū)體進(jìn)行混合球磨后進(jìn)行富氧燒結(jié)，再冷卻至室溫得到形貌統(tǒng)一的板塊狀高鎳單晶三元材料。采用本發(fā)明方法制得的板塊狀高鎳單晶三元材料形貌規(guī)整，XRD特征峰強(qiáng)烈，粒度分布集中，壓實(shí)密度大，材料加工性能優(yōu)越。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種板塊狀高鎳單晶三元材料的制備方法。
背景技術(shù)
新能源車技術(shù)指標(biāo)具體體現(xiàn)在：穩(wěn)步提高新能源汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度門檻要求，適度提高新能源汽車整車能耗要求，提高純電動(dòng)乘用車?yán)m(xù)駛里程門檻要求。在此背景下三元材料也逐步向高鎳化、單晶化發(fā)展。
相對(duì)于常規(guī)的三元材料，高鎳單晶三元材料的比容量更高，高電壓下的循環(huán)穩(wěn)定性更強(qiáng)，熱穩(wěn)定性也更優(yōu)異。但是目前市場上的高鎳單晶三元材料多為形貌不規(guī)則的塊狀結(jié)構(gòu)，且顆粒尺寸均一性較差，粒度分布較寬，這樣的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致材料壓實(shí)密度低，體積能量密度低，從而制約了該材料在高能量密度鋰離子電池上的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供一種板塊狀高鎳單晶三元材料的制備方法，以解決現(xiàn)有高鎳單晶三元材料多為形貌不規(guī)則的塊狀結(jié)構(gòu)，且顆粒尺寸均一性較差，粒度分布較寬，導(dǎo)致材料壓實(shí)密度低，體積能量密度低，從而制約了該材料在高能量密度鋰離子電池上的應(yīng)用的問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種板塊狀高鎳單晶三元材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
配制含有金屬Ni、Co、Mn的混合鹽溶液；配制含有表面活性劑的助劑溶液；
將配制好的所述助劑溶液加入到配制好的所述混合鹽溶液中，混合均勻形成反應(yīng)液；
將所述反應(yīng)液與混合堿溶液并流加入到含有氨水底液的反應(yīng)釜中，在氮?dú)夥諊Ｗo(hù)下進(jìn)行充分反應(yīng)得到懸濁液；
將所述懸濁液過濾洗滌、烘干得到板塊狀單晶材料的前驅(qū)體NixCoyMnz(OH)2，其中0.6≤x≤0.95，0＜y≤0.25，0＜z≤0.25，x+y+z＝1；
將鋰鹽與得到的所述前驅(qū)體NixCoyMnz(OH)2進(jìn)行混合球磨后進(jìn)行富氧燒結(jié)，再冷卻至室溫得到形貌統(tǒng)一的板塊狀高鎳單晶三元材料。
本發(fā)明一種板塊狀高鎳單晶三元材料的制備方法通過在合成過程中加入適當(dāng)類型及適當(dāng)劑量的表面活性劑，可以使表面活性劑分子充分均勻地吸附在前驅(qū)體晶粒固液結(jié)合界面，能在一定程度地改變調(diào)整液固界面的表面能，從而控制沉淀出的前驅(qū)體一次顆粒的堆積方式及形貌本身，當(dāng)前驅(qū)體與鋰鹽固相燒結(jié)時(shí)殘留的表面活性劑可以調(diào)控晶體不同晶面的生長速率，對(duì)特定晶面有引導(dǎo)生長的作用，從而使晶體定向生長成板塊狀得到板塊狀高鎳單晶三元材料，該形狀的高鎳單晶三元材料壓實(shí)密度大，體積能量密度大，加工性能優(yōu)越。
進(jìn)一步地，所述混合鹽溶液中金屬離子的總濃度為1～3mol/L。
通過對(duì)混合鹽溶液中金屬離子的總濃度的限定，保證高鎳單晶三元材料的產(chǎn)能，混合鹽溶液中金屬離子的總濃度低于1mol/L，高鎳單晶三元材料的產(chǎn)能小，混合鹽溶液中金屬離子的總濃度高于3mol/L，鹽溶解度不夠，不利于混合鹽溶液的配制。
進(jìn)一步地，所述混合鹽溶液中的混合鹽為氯化鹽、硫酸鹽或硝酸鹽中的一種或幾種。
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