一种超高镍单晶正极材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种超高镍单晶正极材料的制备方法，包括下列步骤：S1.将三元前驱体与氢氧化锂以锂与金属摩尔比为1.01

【技术实现步骤摘要】
13.5m2/g，松装密度为1.00g/cm3以上，振实密度为1.50g/cm3以上。
[0014]进一步地，在步骤S1中，所述掺杂剂为Al(OH)3、Mg(OH)2、Ti(OH)4、Sr(OH)2、Zr(OH)4、SiO2、Y2O3、Nb2O5、WO3、ZrO2、MoO3、SrO、SnO2中的至少一种；所述掺杂剂添加量为含镍钴三元前驱体质量的0.3％-1.0％。
[0015]进一步地，在步骤S1和步骤S4中，所述粗破碎通过鄂破破碎，其中，对辊夹缝间距为0.05-0.5mm；所述精破碎参数为引风频率5-50Hz，分级频率5-200Hz。
[0016]进一步地，在步骤S3中，所述试剂为购置商品湿法包覆液。
[0017]进一步地，在步骤S4中，所述改性包覆剂添加量为混料质量的0.10％-0.35％。
[0018]进一步地，在步骤S1中，所述氧气气氛煅烧具体为：在750-820℃下煅烧8-15h；在步骤S3中，所述反应的温度为25-80℃，反应时间为0.5-3h，干燥温度为80-350℃，干燥时间为1-10h；在步骤S4中，二次煅烧具体为：氧气气氛下，在700-810℃下煅烧6-10h。
[0019]一种超高镍单晶正极材料，是由上述制备方法制得。
[0020]一种超高镍单晶正极材料可作为软包电池正极材料应用。
[0021]具体地，本专利技术的一种超高镍单晶正极材料的制备方法用于制备超高镍(n
Ni
≥0.88)单晶三元材料，但不限于超高镍(n
Ni
≥0.88)单晶三元材料，可以根据需要掺杂镍、钴、锰、铝以外的其他金属或非金属元素，并可任意调整其中各种元素的配比。
[0022]具体地，所述步骤S1中，氢氧化锂为电池级单水氢氧化锂，锂与金属摩尔比优选1.02-1.08。
[0023]具体地，所述步骤S2中，所述粗破碎颚板摆动行程或对辊夹缝间距优选0.10-0.40mm；所述精破碎参数为引风频率优选5-35Hz，分级频率优选50-150Hz。
[0024]具体地，在S3中，水料比优选为1:1-3:1；所述反应的温度优选25-60℃，反应时间优选0.5-2h，干燥温度优选110-250℃，干燥时间优选2-8h。
[0025]具体地，在步骤S4中，所述改性包覆剂添加量优选为混料质量的0.12％-0.35％；所述二次煅烧气氛为空气或氧气。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027](1)本专利技术采用二次高温煅烧工艺，所得材料结晶度更高、层状结构更稳定、单晶颗粒分散程度高、类团聚态少。
[0028](2)本专利技术采用改性包覆剂，所得材料的循环性能和热稳定性大大提高，同时残碱水平极低，电池包产气量极少，电池寿命和安全性能大大改善。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的实施例一的超高镍单晶正极材料的高倍扫描电镜图之一；
[0030]图2为本专利技术的实施例一的超高镍单晶正极材料的高倍扫描电镜图之一；
[0031]图3为本专利技术的实施例一的超高镍单晶正极材料的XRD衍射谱图；
[0032]图4为本专利技术实施例1与对比例1正极材料DSC曲线对比图；
[0033]图5为本专利技术实施例1-6与对比例1正极材料的扣式电池(充放电制度：3.0-4.3V 0.5C/1.0C)50周循环保持率曲线对比图。
具体实施方式
[0034]以下将结合实施例对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本申请的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。
[0035]对比例1：
[0036]一种超高镍单晶三元正极材料的制备方法，包括下列步骤：
[0037]S1.将Ni
0.90
Co
0.05
Mn
0.05
(OH)2三元前驱体与电池级单水氢氧化锂以锂与金属摩尔比为1.08:1进行混合，并加入含钴镍三元前驱体质量0.3％的ZrO2，再在氧气气氛中进行790℃、15h煅烧，得一次煅烧料；其中所述含三元前驱体的中值粒径D
50
为3.20μm，比表面积为7.5m2/g，松装密度为1.12g/cm3，振实密度为1.95g/cm3；
[0038]S2.将一次煅烧料进行粗破碎、精破碎，其中粗破碎通过鄂破破碎，对辊夹缝间距为0.35mm；所述精破碎参数为引风频率18Hz，分级频率80Hz；
[0039]S3.将一次煅烧料与水以水料比为2:1加入反应釜中进行湿法混合，得反应料；控制反应釜温度为60℃，按水洗料质量分数的6％取购买的商品湿法包覆液匀速加入反应釜中，控制在10min左右加完，包覆液滴加完全后继续搅拌反应40min后进行压滤，然后放入干燥箱中110℃干燥8h，得混料；
[0040]S4.将混料与添加量为混料质量的0.25％Nb2O5混合均匀，随后置于气氛炉中进行750℃、8h煅烧，再经粉碎(同S2破碎参数)、过筛，采用除铁器进行2h除磁，铁渣料比例小于0.5％，即得超高镍单晶三元正极材料。
[0041]实施例1：
[0042]超高镍单晶正极材料制备：
[0043]S1.将Ni
0.90
Co
0.05
Mn
0.05
(OH)2三元前驱体与电池级单水氢氧化锂以锂与金属摩尔比为1.08:1进行混合，并加入含钴镍三元前驱体质量0.5％的Al(OH)3和含钴镍三元前驱体质量0.3％的ZrO2，再在氧气气氛中进行790℃、15h煅烧，得一次煅烧料；其中所述含三元前驱体的中值粒径D
50
为3.20μm，比表面积为7.5m2/g，松装密度为1.12g/cm3，振实密度为1.95g/cm3；
[0044]S2.将一次煅烧料进行粗破碎、精破碎，其中粗破碎通过鄂破破碎，对辊夹缝间距为0.15mm；所述精破碎参数为引风频率28Hz，分级频率120Hz；
[0045]S3.将一次煅烧料与水以水料比为2:1加入反应釜中进行湿法混合，得反应料；控制反应釜温度为60℃，按水洗料质量分数的6％取购买的商品湿法包覆液匀速加入反应釜中，控制在10min左右加完，包覆液滴加完全后继续搅拌反应40min后进行压滤，然后放入干燥箱中110℃干燥8h，得混料；
[0046]S4.将混料与添加量为混料质量的0.12％改性包覆剂1混合均匀，随后置于气氛炉中进行750℃、8h煅烧，再经粉碎(同S2破碎参数)、过筛，采用除铁器进行2h除磁，铁渣料比例小于0.5％，即得超高镍单晶正极材料。
[0047]实施例2：
[0048]超高镍单晶正极材料制备：
[0049]S1.将Ni
0.92
Co
0.04
Mn
0.04
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：S1.将含镍钴三元前驱体与氢氧化锂以锂与含镍钴三元前驱体中金属摩尔比为1.01-1.10:1进行混合，并加入掺杂剂，在氧气气氛下煅烧，得一次煅烧料；S2.将一次煅烧料通过粗破碎、精破碎、过筛、除磁，得粉碎料；S3.将粉碎料与水以水料比为0.5:1-5:1加入反应釜中，控制反应釜温度，再加入试剂反应，待反应完毕后进行干燥，得混料；S4.将混料与改性包覆剂混合后置于气氛炉中进行二次煅烧，再经粗破碎、精破碎、过筛、除磁，即得超高镍单晶正极材料。2.如权利要求1所述的一种超高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述含镍钴三元前驱体的通式为Ni
x
Co
y
M
z
(OH)2；其中，x+y+z＝1，0.88≤x≤1，0≤y≤0.12，0≤z≤0.12，M为Mn或Al。3.如权利要求1所述的一种超高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于，所述含镍钴三元前驱体的中值粒径D
50
为3.0-4.0μm，比表面积为7.0-13.5m2/g，松装密度为1.00g/cm3以上，振实密度为1.50g/cm3以上。4.如权利要求1所述的一种超高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述掺杂剂为Al(OH)3、Mg...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中彩，王鑫，吕玉辰，邱永华，毛秦钟，吉同棕，王寅峰，钱志挺，吴海军，
申请(专利权)人：浙江美都海创锂电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：