本發(fā)明屬于鋰離子電池，涉及一種高分散單晶高鎳正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池由于其良好的高能量密度、成本效益和長循環(huán)壽命而被廣泛應(yīng)用于移動設(shè)備、電動汽車和電網(wǎng)儲能。電池的耐久性與其能量密度密切相關(guān)，因此提高電池的能量密度一直是鋰離子電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2、高鎳正極材料具備高能量密度和低成本的優(yōu)點(diǎn)是未來鋰離子電池正極的有力候選者。然而，由于充放電過程中的各向異性應(yīng)變累積，在循環(huán)過程中導(dǎo)致晶間/晶內(nèi)裂紋的產(chǎn)生是導(dǎo)致多晶高鎳正極容量衰減的一個(gè)重要原因。高鎳正極的單晶化被普遍認(rèn)為是解決這一問題的途徑之一。然而過高合成溫度導(dǎo)致的li/o損失，過低合成溫度不能使單晶顆粒有效融合生長和分散的矛盾仍然是單晶高鎳正極合成的一大阻礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種高分散單晶高鎳正極材料及其制備方法，通過簡單的方法得到了單晶高鎳正極材料，降低了單晶高鎳正極材料的制備難度，方便單晶高鎳正極材料的規(guī)模化生產(chǎn)，同時(shí)，本申請的單晶高鎳正極材料還具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性和較好的放電比容量。

2、本發(fā)明方法是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種高分散單晶高鎳正極材料的制備方法，其基本實(shí)施過程如下：

4、1)制備前驅(qū)體：

5、(1)按照化學(xué)分子式[nixcoy](oh)2，其中，0.8≤x≤0.95，x+y＝1，配置金屬鹽溶液；

6、(2)將金屬鹽溶液和氨水連續(xù)泵入反應(yīng)容器中，控制堿溶液進(jìn)料調(diào)節(jié)ph為11.00–11.30，攪拌并連續(xù)反應(yīng)預(yù)設(shè)時(shí)間；

7、(3)反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌、烘干，得到[nixcoy](oh)2前驅(qū)體；

8、2)稱取步驟(3)中的前驅(qū)體與lioh·h2o混合研磨后，煅燒后得到單晶正極材料。

9、進(jìn)一步地，步驟(1)中，按照化學(xué)分子式[ni0.92co0.08](oh)2，將niso4·6h2o和coso4·7h2o以ni:co＝0.92:0.08的摩爾比例分散于去離子水中，得到鹽溶液。

10、進(jìn)一步地，步驟(2)中，氨水濃度為2.4-4mol/l。

11、進(jìn)一步地，步驟(2)中，堿溶液濃度為4mol/l?naoh溶液。

12、進(jìn)一步地，步驟(2)中，氨水和金屬鹽溶液分別連續(xù)泵入反應(yīng)容器中，控制反應(yīng)溫度為50℃；

13、攪拌速度為700rpm，連續(xù)反應(yīng)35h。

14、進(jìn)一步地，步驟(3)中，過濾、洗滌后，在80℃的條件下，烘干12h，得到[nixcoy](oh)2前驅(qū)體。

15、進(jìn)一步地，步驟2)中，前驅(qū)體和lioh·h2o按照li:tm＝1.03:1，進(jìn)行混合。

16、進(jìn)一步地，步驟2)中，煅燒分為連續(xù)兩次煅燒，一次煅燒溫度為480℃，二次煅燒溫度為730-770℃。

17、進(jìn)一步地，步驟2)中，一次煅燒時(shí)間為5h，二次煅燒時(shí)間為20h。

18、另一方面，本申請還提供了一種高分散單晶高鎳正極材料，通過上述方法制得。

19、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

20、本發(fā)明通過氫氧化物共沉淀法，采用最有利于單晶顆粒融合、分散的前驅(qū)體及制備條件，制備得到了單晶高鎳正極材料。整個(gè)制備過程簡單易控，且容易操作，降低了單晶高鎳正極材料的制備難度。同時(shí)，本申請的前驅(qū)體還具有較小的一次顆粒，而高暴露晶面({010}晶面)的一次顆粒和較大的一次顆粒堆積成為的二次顆粒，使得前驅(qū)體在煅燒過程中，較小的一次顆粒能夠有利于顆粒的融合和分散，同時(shí)也表現(xiàn)出更低的陽離子混排，從而使得正極材料具有更高的能量密度和循環(huán)穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種高分散單晶高鎳正極材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，按照化學(xué)分子式[ni0.92co0.08](oh)2，將niso4·6h2o和coso4·7h2o以ni:co＝0.92:0.08的摩爾比例分散于去離子水中，得到鹽溶液。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，氨水濃度為2.4-4mol/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，堿溶液濃度為4mol/lnaoh溶液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，氨水和金屬鹽溶液分別連續(xù)泵入反應(yīng)容器中，控制反應(yīng)溫度為50℃；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，過濾、洗滌后，在80℃的條件下，烘干12h，得到[nixcoy](oh)2前驅(qū)體。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中，前驅(qū)體和lioh·h2o按照li:tm＝1.03:1，進(jìn)行混合。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中，煅燒分為連續(xù)兩次煅燒，一次煅燒溫度為480℃，二次煅燒溫度為730-770℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中，一次煅燒時(shí)間為5h，二次煅燒時(shí)間為20h。

10.一種高分散單晶高鎳正極材料，其特征在于：根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一所述的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N高分散單晶高鎳正極材料及其制備方法，包括如下步驟：1)制備前驅(qū)體：(1)按照化學(xué)分子式[Ni<subgt;x</subgt;Co<subgt;y</subgt;](OH)<subgt;2</subgt;，其中，0.8≤x≤0.95，x+y＝1，配置金屬鹽溶液；(2)將金屬鹽溶液和氨水連續(xù)泵入反應(yīng)容器中，控制堿溶液進(jìn)料調(diào)節(jié)pH為11.00–11.30，攪拌并連續(xù)反應(yīng)預(yù)設(shè)時(shí)間；(3)反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌、烘干，得到[Ni<subgt;x</subgt;Co<subgt;y</subgt;](OH)<subgt;2</subgt;前驅(qū)體；2)稱取步驟(3)中的前驅(qū)體與LiOH·H<subgt;2</subgt;O混合研磨后，煅燒后得到單晶正極材料。本申請通過簡單的方法就能得到單晶高鎳正極材料，降低了單晶高鎳正極材料的制備難度，方便單晶高鎳正極材料的規(guī)?；a(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：郭孝東,邱浪,王毅,吳振國,萬放,陳亭儒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15