一种高压实密度三元正极材料制造技术

本发明专利技术公开了一种高压实密度三元正极材料，所述正极材料包括下述重量配比的原料：二次球：单晶＝(2～7)：1，所述三元正极材料的3.5T压力下的压实密度范围为3.55g/cm3～3.86g/cm3，真实密度范围为4.70g/cm3～5.10g/cm3，3.5T压力下的压实密度与其真密度的比值在0.72～0.81之间。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术采用二次球单晶掺混的工艺，用适当配比的二次球和单晶进行混合，利用单晶的尺寸远小于二次球的特性，使单晶去有效填充二次球之间的间隙，采用这种方法制备的三元正极材料其压实密度会明显提升，这样能够有效提升电池的体积能量密度，同时该方法获得的正极材料在制备极片时，可以有效减少二次球的裂球情况。可以有效减少二次球的裂球情况。可以有效减少二次球的裂球情况。

【技术实现步骤摘要】
一种高压实密度三元正极材料


[0001]本专利技术属于锂离子电池领域，具体涉及一种高压实密度三元正极材料。

技术介绍

[0002]新能源汽车作为汽车产业发展的重要方向，目前遇到的主要阻力是新能源汽车的售价过高和续航里程不足，而锂离子电池具有能量密度较高、循环性能好、自放电率小、无污染、使用寿命长等优点，从而被广泛应用于新能源汽车，但是目前的锂离子电池仍然无法满足人们对于续航里程的需求，提升锂离子电池的体积能量密度可以有效的提升新能源汽车的续航里程，三元正极材料作为锂离子电池关键核心材料，提升高镍三元正极材料的压实密度，能有效的提升锂离子电池的体积能量密度，从而满足消费者对于续航里程的需求。
[0003]目前锂离子电池的体积能量密度偏低，提升压实密度可以有效提升电池的体积能量密度，从而提升电动车的续航里程，满足消费者的需求。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的在于提供一种高压实密度的三元正极材料。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高压实密度三元正极材料，所述正极材料包括下述重量配比的原料：二次球：单晶＝(2～7)：1；
[0007]二次球的通式为Li
n
Ni
a
Co
b
M1‑
a
‑
b
O2，0.95≤n≤1.10，0.75≤a≤1，0≤b≤0.2，M为Mn、Al中的一种，二次球的平均粒径(二次球在SEM(1k)下测量的平均粒径)范围为5.5μm～14μm；
[0008]单晶的通式为Li
m
Ni
c
Co
d
N1‑
c
‑
d
O2，0.95≤m≤1.15，0.80≤c≤1，0≤d≤0.2，N为Mn、Al中的一种，单晶的平均粒径(所述单晶在SEM(5k)下测量的平均粒径)范围为为1.5μm～3μm；
[0009]所述三元正极材料体积分布的D50满足：D50＝X*二次球平均粒径+(1
‑
X)*单晶平均粒径，0.72≤X≤1.15；
[0010]所述三元正极材料3.5T压力下的压实密度范围为3.55g/cm3～3.86g/cm3，真实密度范围为4.70g/cm3～5.10g/cm3，3.5T压力下的压实密度与其真密度的比值在0.72～0.81之间。
[0011]单独的二次球制备电极极片，因二次球的颗粒较单晶大，球与球之间有较大的间隙，此间隙的存在会使材料的压实密度偏低，同时在制作电池极片过程中，二次球容易裂球；单独的单晶在制备电极极片时，因单晶的颗粒较小，单晶颗粒之间存在的空隙就会相对较多，较多的间隙存在会使材料的压实密度偏低；本专利技术采用二次球单晶掺混的工艺，用适当配比的多晶和单晶进行混合，利用单晶的尺寸远小于二次球的特性，使单晶有效填充二次球留下的间隙，采用这种方法制备的三元正极材料其压实密度会明显提升，同时该方法获得的正极材料在制备极片时，可以有效减少二次球的裂球情况。
[0012]平均粒径为在特定倍数下量取n张SEM所得的平均结果。所述二次球和单晶的平均粒径采用Nano Measurer 1.2进行测量。
[0013]上述一种高压实密度三元正极材料，作为一种优选的实施方案，所述二次球由二次球一次颗粒组成，二次球一次颗粒的通式为Li
n
Ni
a
Co
b
M1‑
a
‑
b
O2，0.95≤n≤1.10，0.75≤a≤1，0≤b≤0.2，M为Mn、Al中的一种，二次球一次颗粒的粒径(所述二次球一次颗粒在SEM(10k)下测量的粒径)范围为90nm～950nm；
[0014]所述单晶由单晶一次颗粒组成，单晶一次颗粒的通式为Li
m
Ni
c
Co
d
N1‑
c
‑
d
O2，0.95≤m≤1.15，0.80≤c≤1，0≤d≤0.2，N为Mn、Al中的一种，单晶一次颗粒的粒径范围为500nm～5μm。
[0015]上述一种高压实密度三元正极材料，作为一种优选的实施方案，所述正极材料包括下述重量份的原料：二次球2～7份、单晶1份；所述二次球的平均粒径为5.5μm～14μm，所述单晶的平均粒径为1.5μm～3μm。
[0016]优选地，所述正极材料采用马尔文2000激光粒度仪进行测试，其粒度体积分布的D50为6μm～12μm，Dmin为0.45μm～1.5μm，Dmax为20μm～32μm，其体积分布粒度的SPAN((D90
‑
D10)/D50)值为0.6～1.7；
[0017]所述正极材料的比表面积为0.3m2/g～0.9m2/g，优选地，所述正极材料的比表面积为：0.40m2/g～0.60m2/g；
[0018]采用扣电测试所述正极材料，在0.2C充，0.2C放的条件下，其单位克容量取值为200mAh/g～215mAh/g。
[0019]本专利技术的第二方面，提供一种高压实密度三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020](1)制备二次球；
[0021](2)制备单晶；
[0022](3)将二次球和单晶在温度为20℃～25℃的条件下，使用批混机混合6min～30min，得所述高压实密度三元正极材料。
[0023]在制备三元正极材料的过程中，保持干燥间温度在20℃～25℃，湿度<5％Rh，露点<25Td/℃，保证三元正极材料成品的水分低于250ppm，控制水分可以较少电池在使用过程中的副反应。
[0024]上述一种高压实密度三元正极材料的制备方法，作为一种优选的实施方案，所述二次球的制备方法，包括以下步骤：
[0025]步骤一、将前驱体、锂盐、添加剂N1混合搅拌均匀，在氧气氛围下加热进行反应得中间产物；
[0026]步骤二、将中间产物经水洗、烘干、再加入添加剂N2进行二配返烧，得二次球。
[0027]优选地，步骤一中，所述前驱体为镍钴锰氢氧化物或镍钴铝氢氧化物，所述锂盐为LiOH或Li2CO3，所述添加剂N1为四氧化三钴，三氧化二钴，氧化镧，氧化镁，氧化钇，氧化铈，氧化钛，氧化钨，氧化钼，氧化铬，氧化锆，氧化锶、氧化铝中的至少一种。
[0028]优选地，步骤一中，所述加热的温度为700℃～820℃，在此温度下反应的时间为8h～15h。
[0029]优选地，步骤二中，所述烘干为在通氧条件下，在120℃～160℃的条件下烘干3h～
8h，所述添加剂N2为氧化铝，氧化锌，氟化铝、硼酸，氧化钇，氧化钴，氧化钛，氧化钨中的至少一种，含量为1000ppm～5000ppm；
[0030]所述二配返烧的温度为250℃～600℃，在此温度下返烧的时间为10h～17h。
[0031]上述一种高压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压实密度三元正极材料，其特征在于，所述正极材料包括下述重量配比的原料：二次球：单晶＝(2～7)：1；二次球的通式为Li
n
Ni
a
Co
b
M1‑
a
‑
b
O2，0.95≤n≤1.10，0.75≤a≤1，0≤b≤0.2，M为Mn、Al中的一种，二次球的平均粒径为5.5μm～14μm；单晶的通式为Li
m
Ni
c
Co
d
N1‑
c
‑
d
O2，0.95≤m≤1.15，0.80≤c≤1，0≤d≤0.2，N为Mn、Al中的一种，单晶的平均粒径为1.5μm～3μm；所述三元正极材料体积分布的D50满足：D50＝X*二次球平均粒径+(1
‑
X)*单晶平均粒径，0.72≤X≤1.15；所述三元正极材料的3.5T压力下的压实密度范围为3.55g/cm3～3.86g/cm3，真实密度范围为4.70g/cm3～5.10g/cm3，3.5T压力下的压实密度与其真密度的比值在0.72～0.81之间。2.根据权利要求1所述的高压实密度三元正极材料，其特征在于，所述二次球由二次球一次颗粒组成，二次球一次颗粒的通式为Li
n
Ni
a
Co
b
M1‑
a
‑
b
O2，0.95≤n≤1.10，0.75≤a≤1，0≤b≤0.2，M为Mn、Al中的一种，二次球一次颗粒的粒径范围为90nm～950nm；所述单晶由单晶一次颗粒组成，单晶一次颗粒的通式为Li
m
Ni
c
Co
d
N1‑
c
‑
d
O2，0.95≤m≤1.15，0.80≤c≤1，0≤d≤0.2，N为Mn、Al中的一种，单晶一次颗粒的粒径范围为500nm～5μm。3.根据权利要求1所述的高压实密度三元正极材料，其特征在于，所述正极材料包括下述重量份的原料：二次球2～7份、单晶1份；所述二次球的平均粒径为5.5μm～14μm，所述单晶的平均粒径为1.5μm～3μm；所述正极材料采用马尔文2000激光粒度仪进行测试，其粒度体积分布的D50为6μm～12μm，Dmin为0.45μm～1.5μm，Dmax为20μm～32μm，其体积分布粒度的SPAN((D90
‑
D10)/D50)值为0.6～1.7；所述正极材料的比表面积为0.3m2/g～0.9m2/g，优选为0.40...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏美华，戚洪亮，王裕生，孙国征，罗帅，孟祥鹤，王尊志，于建，袁徐俊，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：