一种单晶三元材料及其制备方法、锂电池技术

本发明专利技术公开了一种单晶三元材料及其制备方法、锂电池，属于电池材料技术领域。该材料的制备方法包括：将分子式为Ni

【技术实现步骤摘要】
一种单晶三元材料及其制备方法、锂电池


[0001]本专利技术涉及电池材料
，具体而言，涉及一种单晶三元材料及其制备方法、锂电池。

技术介绍

[0002]与NCM523、NCM622、NCM811等型号根据镍钴锰比例定义不同，单晶三元材料是根据材料本身的形貌来命名的。从形貌上看，单晶为单个分散颗粒，而与之对应的多晶三元材料则是一次颗粒团聚的二次颗粒。
[0003]对比单晶与多晶三元材料性能，单晶三元材料体系在安全性能与循环性能方面表现更为优异。
[0004]随着政策改变，锂电池能量密度要求愈来愈高，压实密度是影响锂电池能量密度的一个重要因子，现有的单晶三元材料的压实密度约在3.2
‑
3.4g/cm3范围，对于目前锂电池的高性能要求而言，还有待进一步提高。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种单晶三元材料的制备方法，该方法可有效改善单晶三元材料的粒度分布，提升材料的压实密度。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的单晶三元材料。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种含有上述单晶三元材料的锂电池。
[0009]本申请可这样实现：
[0010]第一方面，本申请提供一种单晶三元材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将单晶三元材料前驱体与锂盐混合后的物料在一次烧结后进行粉碎，得到粒度为D
50
＝3
>‑
3.5μm的粉碎料，收集粉碎过程中产生的粒度为D
50
＝1
‑
1.5μm的微粉；
[0012]对微粉进行补锂处理，混合粉碎料和补锂后的微粉，得到混合粉料，随后于混合粉料表面包覆金属氧化物并进行二次烧结；
[0013]其中，单晶三元材料前驱体的分子式为Ni
0.6
CO
0.1
Mn
0.3
(OH)2；
[0014]补锂处理是将微粉与补锂剂混合后于200
‑
300℃的条件下低温烧结4
‑
6h。
[0015]在可选的实施方式中，粉碎料与微粉按重量比为10
‑
20:1混合。
[0016]在可选的实施方式中，补锂剂的用量为微粉重量的1000
‑
2000ppm。
[0017]在可选的实施方式中，补锂剂包括醋酸锂和氧化锂中的至少一种。
[0018]在可选的实施方式中，单晶三元材料前驱体与锂盐的重量比为1:1.02
‑
1.08，优选为1:1.05。
[0019]在可选的实施方式中，一次烧结是于900
‑
950℃的条件下进行8
‑
12h。
[0020]在可选的实施方式中，二次烧结是于500
‑
600℃的条件下进行6
‑
10h。
[0021]第二方面，本申请提供一种单晶三元材料，经前述实施方式任一项的制备方法制
备而得。
[0022]在可选的实施方式中，单晶三元材料的压实密度为3.6
‑
3.8g/cm3。
[0023]第三方面，本申请提供一种锂电池，其制作材料包括前述实施方式的单晶三元材料。
[0024]本申请的有益效果包括：
[0025]本申请通过收集粉碎过程中的微粉与补锂剂于低温条件下烧结(补锂处理)，可使微粉继续生长，有效去除微粉单晶棱角，使其变得圆润，修复微粉表面结构，同时防止其在与粉碎料混合过程中破坏粉碎料的表面结构。将补锂后与粉碎料混合并进行包覆和二次烧结，一方面可有效改善单晶三元材料的粒度分布，提升材料的压实密度，另一方面，可对该部分微粉进行回收利用，降低生产成本。
[0026]由此制得的单晶三元材料具有较高的压实密度，相应的锂电池具有较高的体积能量密度。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0028]下面对本申请提供的单晶三元材料及其制备方法、锂电池进行具体说明。
[0029]本申请提出一种单晶三元材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030]将单晶三元材料前驱体与锂盐混合后的物料在一次烧结后进行粉碎，得到粒度为D
50
＝3
‑
3.5μm的粉碎料，收集粉碎过程中产生的粒度为D
50
＝1
‑
1.5μm的微粉；其中，单晶三元材料前驱体的分子式为Ni
0.6
CO
0.1
Mn
0.3
(OH)2。
[0031]可参考地，锂盐例如可以包括氢氧化锂和碳酸锂中的至少一种。
[0032]上述单晶三元材料前驱体与锂盐的重量比可以为1:1.02
‑
1.08，如1:1.02、1:1.03、1:1.04、1:1.05、1:1.06、1:1.07或1:1.08等，也可以为1:1.02
‑
1.08范围内的其它任意值。
[0033]在一些优选的实施方式中，单晶三元材料前驱体与锂盐的重量比为1:1.05。
[0034]本申请中，单晶三元材料前驱体与锂盐混合后的一次烧结温度可以为900℃、905℃、910℃、915℃、920℃、925℃、930℃、935℃、940℃、945℃或950℃等，也可以为900
‑
950℃范围内的其它任意值。
[0035]一次烧结的时间可以为8h、8.5h、9h、9.5h、10h、10.5h、11h、11.5h或12h等，也可以为8
‑
12h范围内的其它任意值。
[0036]烧结后的粉碎可采用气流粉碎方式，通过气流粉碎处理后，得到具有预设粒度的粉碎料，该部分粉碎料的粒度为D
50
＝3
‑
3.5μm。
[0037]需要说明的是，现有技术中，常规方法是直接将上述粉碎处理后的具有预设粒度的粉碎料进行后续的包覆和二次烧结，而在粉碎过程中附带产生的粒径较小(D
50
＝1
‑
1.5μm)的微粉则直接作为废料。
[0038]专利技术人通过研究提出：通过在收尘处收集上述粒径的微粉，并将其重新与粉碎料
按一定比例混合，不但可对该部分物料进行有效回收利用，避免物料浪费，大大降低生产成本，而且更为重要的是，该部分微粉可填充于粉碎料颗粒之间的空隙中，改善单晶三元材料的粒度分布，提升材料的压实密度。
[0039]需强调的是，本申请中收集的微粉需将其粒径严格控制D
50
＝1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶三元材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将单晶三元材料前驱体与锂盐混合后的物料在一次烧结后进行粉碎，得到粒度为D
50
＝3
‑
3.5μm的粉碎料，收集粉碎过程中产生的粒度为D
50
＝1
‑
1.5μm的微粉；对所述微粉进行补锂处理，混合所述粉碎料和补锂后的所述微粉，得到混合粉料，随后于所述混合粉料表面包覆金属氧化物并进行二次烧结；其中，所述单晶三元材料前驱体的分子式为Ni
0.6
CO
0.1
Mn
0.3
(OH)2；补锂处理是将所述微粉与补锂剂混合后于200
‑
300℃的条件下低温烧结4
‑
6h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉碎料与所述微粉按重量比为10
‑
20:1混合。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述补锂剂的用量为所述微粉重量的1000
‑
2000ppm。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪，张彬，程正，朱淇才，樊浩杰，王政强，范未峰，
申请(专利权)人：宜宾天原锂电产业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：