【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，具体涉及一种富锂单晶三元正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、当今，随着锂离子电池行业的高速发展，对锂离子电池的能量密度也提出了更高的要求。因此开发一种高能量密度的单晶三元正极材料作为锂离子电池材料至关重要，现有技术通过掺杂、包覆元素和提高镍含量来提升材料的能量密度，但所制得的电池首次充放电后必定会有大量容量损失。
2、此外，为了解决电池正极首圈吃锂的问题，现有技术常采用在单晶三元正极材料匀浆过程中添加碳酸锂、补锂剂等来提升正极片容量，但具有如下缺点(1)碳酸锂、补锂剂具有碱性高的特点，加入其匀浆易使得所制得的浆料果冻，从而影响涂布质量，使得制得的电池性能差；(2)磷酸锂和补锂剂与单晶三元正极材料不是一体化合成的，稳定性差。
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的不能有效补锂、不能一体化合成富锂单晶三元正极材料、使得能量密度和容量均低，稳定性差和循环性能差的缺陷，从而提供一种富锂单晶三元正极材料及其制备方法和应用。
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案。
3、本专利技术提供了一种富锂单晶三元正极材料的制备方法，包括将三元正极材料一烧料和有机锂混合反应，制得富锂单晶三元正极材料；
4、所述有机锂包括联苯锂、萘锂、正丁基锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。
5、所述混合反应中，有机锂和三元正极材料一烧料的界面和内层反应，得到梯度补锂层，形成一体化富锂单晶三元正极材料前
6、在一种可选的实施方式中，所述有机锂为萘锂。
7、在一种可选的实施方式中，所述三元正极材料一烧料的摩尔量与有机锂的锂元素的摩尔量的比为1:(1.5-2)；
8、在一种可选的实施方式中，三元正极材料一烧料和有机锂混合时包括加入溶剂的步骤；溶剂采用本领域常规溶剂，如四氢呋喃、ec等中的至少一种；
9、在一种可选的实施方式中，所述混合反应的温度为40-80℃；
10、在一种可选的实施方式中，所述混合反应的时间为12-24h。
11、在一种可选的实施方式中，所述混合反应得到富锂单晶三元正极材料前驱体，所述混合反应后还包括将所述富锂单晶三元正极材料前驱体与第二添加剂混合，第二烧结；
12、优选地，所述第二烧结的温度为750-850℃；
13、优选地，所述第二烧结的时间为6-10h。
14、在一种可选的实施方式中，所述富锂单晶三元正极材料前驱体与第二添加剂混合前还包括将富锂单晶三元正极材料前驱体过滤、烘干的步骤；
15、在一种可选的实施方式中，所述第二添加剂包括氟化锂、氧化铝、氧化钴和氧化钨中的至少一种；优选地，以所述富锂单晶三元正极材料前驱体质量为基准，所述氟化锂的质量为200-800ppm；
16、优选地，以所述富锂单晶三元正极材料前驱体质量为基准，所述氧化铝的质量为500-1500ppm；
17、优选地，以所述富锂单晶三元正极材料前驱体质量为基准，所述氧化钴的质量为1000-8000ppm；
18、优选地，以所述富锂单晶三元正极材料前驱体质量为基准，所述氧化钨的质量为500-3000ppm。
19、所述氧化钴与梯度补锂层配合，效果更好。
20、在一种可选的实施方式中，所述三元正极材料一烧料的制备方法包括：将镍钴锰氢氧化物、锂源和第一添加剂混合，第一烧结，制得三元正极材料一烧料。
21、在一种可选的实施方式中，所述三元正极材料一烧料的结构通式为lianixcoymnzalbzrcydo2，其中，a为1.02-1.04，x+y+z+b+c+d＝1，x为0.585-0.605，y为0.09-0.11，z为0.285-0.305，b为0.000-0.008，c为0.001-0.005，d为0.001-0.005；所述a、x、y、z、b、c和d代表锂元素、镍元素、钴元素、锰元素、铝元素、锆元素、钇元素的摩尔比；其中，b为0时代表不含铝元素，b优选为0.002-0.008。
22、在一种可选的实施方式中，所述锂源包括碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种；
23、在一种可选的实施方式中，所述第一添加剂包括氧化铝、氧化锆和氧化钇中的至少一种；
24、优选地，所述第一添加剂为氧化铝、氧化锆和氧化钇；
25、在一种可选的实施方式中，所述镍钴锰氢氧化物中镍元素、钴元素和锰元素的总摩尔量和锂源中的锂元素的摩尔量的摩尔比为1:1.03-1.05；
26、在一种可选的实施方式中，所述第一烧结在含氧气氛下进行；
27、在一种可选的实施方式中，所述第一烧结的温度为930-990℃；
28、在一种可选的实施方式中，所述第一烧结的时间为8-12h。
29、所述富锂单晶三元正极材料的d50为3.5-4μm。
30、本专利技术提供一种由上述制备方法制备得到的富锂单晶三元正极材料。
31、本专利技术提供一种由上述制备方法制备得到的富锂单晶三元正极材料在锂离子电池或电极极片中的应用。
32、本专利技术技术方案，具有如下优点：
33、1.本专利技术提供的富锂单晶三元正极材料的制备方法，该制备方法包括将三元正极材料一烧料和有机锂混合反应，制得富锂单晶三元正极材料；所述有机锂为联苯锂、萘锂、正丁基锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。该制备方法制得的富锂单晶三元正极材料在高电压体系下提升了其均匀性和稳定性，兼顾具有容量高、循环性能好和能量密度高、结构稳定的优点。具体地，本专利技术是通过化学预锂化的方式将有机锂和三元正极材料一烧料复合，形成富锂单晶三元正极材料；所述有机锂中的锂离子迁移至三元正极材料一烧料的晶格或晶界中，嵌入其中的活性位点，反应形成梯度补锂层，可以在不改变三元正极材料一烧料结构的同时解决首圈容量损失高、能量密度低等问题，还能拥有较好的循环稳定性。
34、本专利技术通过将三元正极材料一烧料和有机锂混合反应，一体化合成富锂单晶三元正极材料，避免在制备极片中引入新杂相，影响所制得电池的性能。所制得的富锂单晶三元正极材料可以弥补现有技术中正极材料在首次充放电后负极消耗的10％容量，甚至弥补消耗更多容量的硅负极，保证了所制得电池的容量，并极大地提升了电池的能量密度；而富锂单晶三元正极材料在弥补后仍然会恢复高电压单晶的结构，正极材料晶格内锂离子不会损失，并保持原来的结构；所采用的有机锂避免了常用补锂剂不稳定和加工难的问题，所制得的富锂单晶三元正极材料稳定性好。
35、2.本专利技术提供的富锂单晶三元正极材料的制备方法，本专利技术限定三元正极材料一烧料的摩尔量与有机锂的锂元素的摩尔量的比为1:(1.5-2)；加入过多的有机锂会形成过多的缺陷锂或不可逆锂，影响所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富锂单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括将三元正极材料一烧料和有机锂混合反应，制得富锂单晶三元正极材料；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机锂为萘锂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三元正极材料一烧料的摩尔量与有机锂的锂元素的摩尔量的比为1:(1.5-2)；和/或，
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合反应得到富锂单晶三元正极材料前驱体，所述混合反应后还包括将所述富锂单晶三元正极材料前驱体与第二添加剂混合，第二烧结；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二添加剂包括氟化锂、氧化铝、氧化钴和氧化钨中的至少一种；优选地，以所述富锂单晶三元正极材料前驱体质量为基准，所述氟化锂的质量为200-800ppm；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述三元正极材料一烧料的制备方法包括：将镍钴锰氢氧化物、锂源和第一添加剂混合，第一烧结，制得三元正极材料一烧料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锂源包括碳酸锂和氢氧化锂中的至少一种；和/或，
9.权利要求1-8任一项所述制备方法制得的富锂单晶三元正极材料。
10.权利要求1-9任一项所述制备方法制得的富锂单晶三元正极材料在锂离子电池或电极极片中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种富锂单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括将三元正极材料一烧料和有机锂混合反应，制得富锂单晶三元正极材料；
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机锂为萘锂。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述三元正极材料一烧料的摩尔量与有机锂的锂元素的摩尔量的比为1:(1.5-2)；和/或，
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合反应得到富锂单晶三元正极材料前驱体，所述混合反应后还包括将所述富锂单晶三元正极材料前驱体与第二添加剂混合，第二烧结；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第二添加剂包括氟化锂、氧化铝、氧化钴和氧化钨中的至少一种；优选地，以所述富锂单晶三元正极材料前驱体质量为基准，所述氟化锂的质量为200-800ppm；
6.根据权利要求1-5任一项所...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，刘开喜，陈玉君，张明龙，赵德，胡勃，芮祥，刘晨帆，孙浩，
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：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。