【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种单晶正极材料及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
1、随着动力电池行业的快速发展，市场对于锂离子电池的需求量也越来越大。由于车载电池体积庞大，占据了电动汽车大量的空间，极大的限制了车型的舒适度和设计感。正极材料作为电池中占比最高的组成部分，可以通过提高其体积能量密度的方式来缩小电池体积。目前现有技术常通过提高工作电压窗口的方式来提高电池能量密度，但随着电压的升高，电池性能会明显恶化，经常会出现极片粉化、循环跳水、存储产气等问题；与此同时，现有的电解液在高电压情况下极易氧化分解，也限制了此方案的进一步开展。
2、通过提高正极材料的压实密度，将单位的空间压缩更多的正极材料，也能起到节约空间的作用。提高压实密度意味着正极材料颗粒在极片制备的过程中会承受更大的压力，如果材料颗粒没有足够的强度，在这样的压力下很容易破裂、甚至破碎。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在正极材料的压实密度和颗粒强度无法满足需求的问题，提供一种单晶正极材料及其制备方法、锂离子电池，该单晶正极材料的单晶颗粒具有特定的颗粒尺寸分布，能够使得该单晶正极材料具有高的压实密度，并且具有较高的杨氏模量使其在电池制备过程中能承受更高的辊压力度，从而使得包含该正极材料的锂离子电池的体积能量密度得到提升。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种单晶正极材料，其中，所述单晶正极材料的单晶颗粒的尺寸分布b90＝(p90-p10)/p50满足
3、其中，p10是所述正极材料的sem图中，样品累积单晶颗粒尺寸分布百分数达到10％所对应的粒径；p50是所述正极材料的sem图中，样品累积单晶颗粒尺寸分布百分数达到50％所对应的粒径；p90是所述正极材料的sem图中，样品累积单晶颗粒尺寸分布百分数达到90％所对应的粒径；
4、通过原子力显微镜测得的所述正极材料的杨氏模量e满足：100gpa≤e≤200gpa。
5、本专利技术第二方面提供一种制备上述单晶正极材料的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
6、s1、将镍钴锰前驱体、锂源和可选地含g元素的添加剂进行混合，得到混合物i；
7、s2、在含氧气氛的存在下，将混合物i进行第一烧结后，进行破碎，得到单晶正极材料过程品ii；
8、s3、将单晶正极材料过程品ii与可选地含m元素的包覆剂进行混合，得到混合物iii；
9、s4、在含氧气氛的存在下，对混合物iii进行第二烧结，得到所述单晶正极材料；
10、其中，所述破碎使得单晶正极材料的单晶颗粒的尺寸分布b90＝(p90-p10)/p50满足：0.9≤b90≤1.4；
11、其中，p10是所述正极材料的sem图中，样品累积单晶颗粒尺寸分布百分数达到10％所对应的粒径；p50是所述正极材料的sem图中，样品累积单晶颗粒尺寸分布百分数达到50％所对应的粒径；p90是所述正极材料的sem图中，样品累积单晶颗粒尺寸分布百分数达到90％所对应的粒径；
12、所述第一烧结包括：烧结温度为t/℃，升温段从400℃到t的时间为t1/h，降温段从t降温到400℃的时间为t2/h，其中，t2满足[ln(t-400)]/t2≤1。
13、本专利技术第三方面提供一种锂离子电池，其中，所述锂离子电池包括上述单晶正极材料。
14、通过上述技术方案，本专利技术提供的单晶正极材料及其制备方法、锂离子电池获得以下有益的效果：
15、本专利技术中，通过sem发现该单晶正极材料的单晶颗粒具有特定的尺寸分布b90＝(p90-p10)/p50及合适的杨氏模量强度，能够使得该单晶正极材料具有高的压实密度高，并且在电池制备过程中能承受更高的辊压力度，从而使得包含该正极材料的锂离子电池的体积能量密度得到提升，且具有良好的循环保持率好、以及低的阻抗低。
16、本专利技术提供的制备正极材料的方法中，通过对第一烧结后的产物进行破碎，并控制单晶正极材料的单晶颗粒具有特定的颗粒尺寸分布，能够使得该单晶正极材料具有高的压实密度。
17、进一步地，专利技术人研究发现，通过控制降温缓慢降温，能够使得固相反应更为完善，颗粒更圆润规整，能够在提高杨氏模量的同时降低颗粒内部的残余应力，提供颗粒的强度。使得材料颗粒在电池制备过程中能承受更高的辊压力度，从而使得包含该正极材料的锂离子电池的体积能量密度得到提升。
18、此外，本专利技术提供的制备正极材料的方法简单，易于产业化制备。
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1.一种单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料的单晶颗粒的尺寸分布B90＝(P90-P10)/P50满足：0.9≤B90≤1.4；
2.根据权利要求1所述的单晶正极材料，其中，1≤B90≤1.3；
3.根据权利要求1或2所述的单晶正极材料，其中，通过SEM获得测得的所述正极材料的包覆率X满足：5％≤X，优选地，5％≤X≤30％；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的单晶正极材料，其中，所述单晶正极材料具有式I所示的组成：
5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述的单晶正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其中，0＜t1/t2≤1；
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，步骤S1中，所述含G元素的添加剂选自G的氧化物、G的氢氧化物和G的碳酸盐中的至少一种；
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其中，所述M元素选自B、Nb、Co、Mo、W、Si、Mg和Al中的至少一种；
9.根据权利要求5-8中任意一项所述的方法，其中，所述第二烧
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括权利要求1-4中任意一项所述的单晶正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种单晶正极材料，其特征在于，所述单晶正极材料的单晶颗粒的尺寸分布b90＝(p90-p10)/p50满足：0.9≤b90≤1.4；
2.根据权利要求1所述的单晶正极材料，其中，1≤b90≤1.3；
3.根据权利要求1或2所述的单晶正极材料，其中，通过sem获得测得的所述正极材料的包覆率x满足：5％≤x，优选地，5％≤x≤30％；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的单晶正极材料，其中，所述单晶正极材料具有式i所示的组成：
5.一种制备权利要求1-4中任意一项所述的单晶正极材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
...【专利技术属性】
技术研发人员：胡贻僧，李珊珊，宋顺林，刘亚飞，陈彦彬，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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