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一種晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料及其制備方法與應(yīng)用與流程

文檔序號(hào):39729693發(fā)布日期:2024-10-22 13:34閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料,其特征在于,所述晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料的分子式為li1+xniymn0.8-yo2,式中0<x<0.25,0<y<0.8。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料,其特征在于,所述晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料為尺寸在0.2-5μm之間的單晶狀顆粒,所述單晶狀顆粒具有頂面和底面為(001)晶面,側(cè)面暴露具有鋰離子快速輸運(yùn)通道的{012}或{010}活性晶面的至少一種的片狀結(jié)構(gòu)或多面體結(jié)構(gòu),{012}活性晶面與{010}活性晶面暴露比例之和為0.15-0.65。

3.一種如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述錳鹽為碳酸錳或硝酸錳或醋酸錳中的任意一種;所述鎳鹽為碳酸鎳或硝酸鎳或醋酸鎳中的任意一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)中,固相法是將錳鹽和鎳鹽混合均勻,得到無鈷富鋰單晶正極材料前驅(qū)體;錳鹽中的mn和鎳鹽中的ni的摩爾比為0.8-y:y,式中0<y<0.8。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)中,共沉淀法是將錳鹽和鎳鹽溶解于去離子水中,制得溶液a;在保護(hù)氣體的保護(hù)下,將溶液a、堿液、氨水混合進(jìn)行共沉淀反應(yīng),得到懸濁液;過濾、洗滌、烘干,制得無鈷富鋰單晶正極材料前驅(qū)體;錳鹽中的mn和鎳鹽中的ni的摩爾比為0.8-y:y,式中0<y<0.8。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法,其特征在于,所述堿液為氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液或碳酸氫鈉溶液中的任意一種;所述溶液a中錳離子和鎳離子總濃度為1-4mol/l,堿液濃度1-6mol/l,氨水濃度1-5mol/l,所述溶液a、堿液、氨水體積比1:1:1-3;所述懸濁液ph值為9.5-11.5,共沉淀反應(yīng)溫度為40-70℃,反應(yīng)時(shí)間為0.5-5小時(shí)。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中,無鈷富鋰單晶正極材料前驅(qū)體、鋰源與共晶混合鹽的摩爾比為1:1-4:2-32;所述鋰源為氫氧化鋰或碳酸鋰或硝酸鋰或醋酸鋰中的任意一種;所述共晶混合鹽為氯化鹽與氟化鹽的混合鹽或氯化鹽與含氧酸鹽的混合鹽;所述氯化鹽與氟化鹽的摩爾比為1-30:1;氯化鹽與含氧酸鹽的摩爾比為1-30:1。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法,其特征在于,所述氯化鹽為氯化鋰或氯化鈉或氯化鉀或氯化銫或氯化鍶或氯化鋇中任意一種;所述氟化鹽為氟化鋰或氟化鈉或氟化鉀或氟化銫中的任意一種;所述含氧酸鹽為硫酸鈉或碳酸鈉或焦磷酸鈉或氫氧化鈉或硫酸鉀或碳酸鉀或焦磷酸鉀或氫氧化鉀中的任意一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中,煅燒反應(yīng)過程為:以5oc/min的升溫速率升溫至400-600℃,預(yù)燒結(jié)2-5h,繼續(xù)以2oc/min的升溫速率升溫至800-1000℃,保持6-12h;熱處理溫度為200-400℃,熱處理時(shí)間為1-3h。

11.一種如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料的應(yīng)用,其特征在于,所述晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料應(yīng)用于鋰離子電池正極材料。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料及其制備方法與應(yīng)用,所述晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料的分子式為L(zhǎng)i1+xNiyMn0.8?yO2,所述晶面可調(diào)無鈷富鋰單晶正極材料為尺寸在0.2?5μm之間的單晶狀顆粒,所述單晶狀顆粒頂面和底面為(001)晶面,側(cè)面暴露具有鋰離子快速輸運(yùn)通道的{012}或{010}活性晶面的至少一種;本發(fā)明制備方法采用熔點(diǎn)較低的共晶混合鹽,結(jié)合無鈷富鋰單晶正極晶體不同晶面的表面能,通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體和共晶混合鹽以及共晶混合鹽中兩種鹽的摩爾比,實(shí)現(xiàn)其晶面的可控暴露,能提升無鈷富鋰單晶正極材料的電化學(xué)性能。本發(fā)明工藝操作簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本較低,有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員:劉煥,劉睿,馬曉濤,王玉婷,徐忠偉,王琳琳,朱榮振,劉建路
受保護(hù)的技術(shù)使用者:山東?;瘓F(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/10/21
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