【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及正极材料制备，具体涉及一种单晶高镍正极材料的制备方法。
技术介绍
1、近年来，随着碳中和目标的提出，新能源行业得到了快速的发展，锂离子电池是新能源行业的一种储能装置，被广泛的应用在新能源汽车、电动工具、储能电站等领域内，高镍正极材料属于锂离子电池正极的一类，因为其具有高能量密度、低金属元素成本等特点成为热门材料，高镍三元镍钴锰酸锂(ni≥60)作为最为广泛的锂离子电池正极材料之一，其低成本、高能量密度被广泛应用，其中，单晶高镍材料有更大的比容量，但由于高镍单晶材料是由小颗粒聚集而成，结构相对不稳定，目前大多采用掺杂元素或包覆的方式改善单晶高镍材料的结构，提高其稳定性，但改良后的单晶高镍材料循环性能仍然表现不佳。
2、现有技术公开了一种正极材料，通过采用离子导体材料包覆正极材料基体，能够提高正极材料的稳定性，但该方法制得的正极材料导电性表现不佳。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中采用离子导体材料包覆正极材料导电性表现不佳缺陷，从而提供一种单晶高镍正极材料的制备方法。
2、本专利技术提供一种晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在气氛的存在下，将复合材料与高镍前驱体混合，烧结得到单晶高镍正极材料，其中，复合材料为离子导体材料、石墨烯量子点混合得到。
3、在其中一些实施例中，所述复合材料的制备方法包括将离子导体材料与有机溶剂混合制成电解液，碳源置于电解液中进行液相电沉积后，将电解液固液分离
4、可选的，所述气氛包括氧气气氛和压缩空气中的至少一种。
5、可选的，所述液相电沉积的电流密度为90～110ma/cm2。
6、可选的，液相电沉积的沉积时间为50～70min。
7、可选的，液相电沉积时，电解液的温度为55～65℃。
8、在其中一些实施例中，所述复合材料的制备方法还包括对包覆有石墨烯量子点的复合材料干燥的步骤。
9、可选的，所述冷冻干燥的温度为-10～0℃，时间为2～6h。
10、在其中一些实施例中，所述复合材料中石墨烯量子点的含量为0.001wt％～0.1wt％。
11、在其中一些实施例中，所述复合材料和高镍正极材料的质量比为300:(1～15)。
12、在其中一些实施例中，所述离子导体材料的质量与有机溶剂的体积比为1:(5～20)，单位为g:ml。
13、在其中一些实施例中，所述碳源为石墨棒、碳棒和石墨片中的至少一种。
14、在其中一些实施例中，所述离子导体材料包括偏铝酸锂、钽酸锂、锗酸锂、磷酸锗锂、锆酸镧锂、钛酸镧锂、磷酸锂、磷酸铝锂、偏磷酸锂、硅酸锂、氟化锂、锆酸锂、硼酸锂、铌酸锂、钛酸锂中的至少一种。
15、在其中一些实施例中，所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、丙酮、三乙胺中的至少一种。
16、在其中一些实施例中，所述复合材料与高镍前驱体混合的步骤包括将复合材料和高镍前驱体依次在800～1200rpm转速下混合2～5min、在1700～2300rpm转速下混合2～5min以及在3200～3800rpm转速下混合12～18min。
17、在其中一些实施例中，所述将复合材料与高镍前驱体混合后得到的混合物烧结的温度为700～900℃，所述烧结的时间为8～12h。
18、在其中一些实施例中，所述高镍前驱体的粒径为小于等于45μm。
19、在其中一些实施例中，所述高镍前驱体掺杂金属包括锆元素。可选的，所述锆源包括氧化锆。
20、在其中一些实施例中，所述高镍前驱体的制备方法包括将锂源、镍钴锰前驱体和锆源混合，在氧气气氛下烧结，
21、可选的，所述氧气气氛的流量为1.5～3l/min。
22、在其中一些实施例中，所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂中的至少一种。
23、在其中一些实施例中，将锂源、镍钴锰前驱体和锆源混合后烧结采用梯度升温的方式，所述梯度升温的方式包括以1.5～3℃/min的升温速率将温度升高至在500～600℃，保温5～9h后，1.5～3℃/min的升温速率将温度升高至820～880℃，保温8～12h。
24、在其中一些实施例中，所述镍钴锰前驱体包括镍钴锰氢氧化物。
25、可选的，所述镍钴锰氢氧化物的化学式为nixcoymn1-x-y(oh)2，0.5<x≤1，0<y≤0.5。
26、可选的，所述镍钴锰氢氧化物的比表面积为3～10m2/g，振实密度为1～3g/cm3，中值粒径d50为2～6μm。
27、在其中一些实施例中，高镍前驱体中锆元素的添加量为0.1～50wt％，
28、优选的，高镍前驱体中锆元素的添加量为0.1～20wt％，
29、更优选的，高镍前驱体中锆元素的添加量为0.1～10wt％。
30、本专利技术技术方案，具有如下优点：
31、1.本专利技术提供的一种单晶高镍正极材料的制备方法，包括如下步骤：在气氛的存在下，将复合材料与高镍前驱体混合，烧结得到单晶高镍正极材料，其中，复合材料为离子导体材料、石墨烯量子点混合得到。本专利技术采用离子导体材料和石墨烯量子点作为包覆高镍正极材料的复合材料，能够较大程度隔绝正极材料与电解液的接触，提高材料的循环性能，一方面，本专利技术采用离子导体材料，包覆在材料表面可以提高锂离子的迁移速率，加速锂离子转移，提高克容量，另一方面，本专利技术采用石墨烯量子点可以提高材料导电性。
32、2.本专利技术提供的一种单晶高镍正极材料的制备方法，所述复合材料的制备方法包括将离子导体材料与有机溶剂混合制成电解液，碳源置于电解液中进行液相电沉积后，将电解液固液分离，得到包覆有石墨烯量子点的复合材料。本专利技术采用液相电沉积法将离子导体材料和石墨烯量子点复合，不仅能够利用两种材料的性能，在提高正极材料电导率的同时，还提升了锂离子的迁移速率，更进一步的，通过采用液相电沉积法沉积石墨烯量子点，使得复合材料中石墨烯量子点的分布更加均匀，在包覆正极材料时，实现了石墨烯量子点在正极材料上的均匀分布，提高正极材料结构的稳定性。
33、3.本专利技术提供的一种单晶高镍正极材料的制备方法，所述复合材料中石墨烯量子点的含量为0.001wt％～0.1wt％。本专利技术采用少量的石墨烯量子点就能发挥较好的导电性，降低包覆材料对正极材料重量的影响。
34、4.本专利技术提供的一种单晶高镍正极材料的制备方法，所述高镍前驱体掺杂金属包括锆元素。在三元正极材料中，镍含量越高，在高倍率充放电时枝晶产生的概率就越大，因此材料的稳定性、安全性就越差。本专利技术采用少量的锆掺杂不仅不会改变材料结构，反而能降低材料内部的阳离子混排，提升结构稳定性，改善循环性能，同时降低材料内阻及材料内部的副反应，提升锂离子的脱嵌速率。
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1.一种单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备方法包括将离子导体材料与有机溶剂混合制成电解液，碳源置于电解液中进行液相电沉积后，将电解液固液分离，得到包覆有石墨烯量子点的复合材料；和/或，
3.根据权利要求2所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述液相电沉积的电流密度为90～110mA/cm2；和/或，
4.根据权利要求3所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为-10～0℃，时间为2～6h；和/或，
5.根据权利要求2所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为石墨棒、碳棒和石墨片中的至少一种；和/或，
6.根据权利要求2所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料与高镍前驱体混合的步骤包括将复合材料和高镍前驱体依次在800～1200rpm转速下混合2～5min、在1700～2300rpm转速下混合2～5min以及在3200～3800rpm转速下混合12～18min
7.根据权利要求6所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述将复合材料与高镍前驱体混合后得到的混合物烧结的温度为700～900℃，所述烧结的时间为8～12h；和/或，
8.根据权利要求7所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述高镍前驱体的制备方法包括将锂源、镍钴锰前驱体和锆源混合，在氧气气氛下烧结，
9.根据权利要求8所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、乙酸锂中的至少一种；和/或，
10.根据权利要求9所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰氢氧化物的化学式为NixCoyMn1-x-y(OH)2，0.5<x≤1，0<y≤0.5；和/或，
...【技术特征摘要】
1.一种单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的制备方法包括将离子导体材料与有机溶剂混合制成电解液，碳源置于电解液中进行液相电沉积后，将电解液固液分离，得到包覆有石墨烯量子点的复合材料；和/或，
3.根据权利要求2所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述液相电沉积的电流密度为90～110ma/cm2；和/或，
4.根据权利要求3所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为-10～0℃，时间为2～6h；和/或，
5.根据权利要求2所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为石墨棒、碳棒和石墨片中的至少一种；和/或，
6.根据权利要求2所述的单晶高镍正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料与高镍前驱体混合的步骤包括将复合材料和高镍前驱体...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，栗云鹏，陈玉君，董园初，谢军，李伟，耿伟翔，周晓燕，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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