CN110233261B - 一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法及锂离子电池 - Google Patents

一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法及锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法及锂离子电池，涉及锂电池技术领域，包括以下步骤：将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液混合均匀，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、碳酸钠溶液和氨水缓慢加入到反应容器中，反应得到三元碳酸前驱体；将三元碳酸前驱体升温煅烧后得到氧化物前驱体；将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂湿法球磨得到混合料，将混合料升温预煅烧2‑5h后，再升温至750‑800℃煅烧8‑10h；将煅烧产物与Li2CO3混合烧结，自然降温即可，本发明单晶三元锂电池正极材料中镍、锰、钴三者的摩尔比与设计成分比非常接近，具有良好的循环伏安性能，库伦效率大于93％，市场应用前景广泛。

Description

一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法及锂离子电池。
背景技术
伴随着人类社会对能源的需求，绿色、清洁而高效的能源供给已成为当今科学所面临的重大而又紧迫的课题之一。锂离子电池作为一种新型的绿色电源，具有比能量高、自放电小、开路电压高、无记忆效应、循环寿命长、环境污染小等多方面的优点，被广泛应用于手机、笔记本电脑等数码电子产品，纯电动及混合动力新能源汽车，以及能源储能系统之中。在此背景下，锂离子电池因其广泛的应用前景和巨大的潜在经济效益，吸引越来越多的学者对其进行深入的研究。
正极材料是锂离子电池的关键组成，其不仅作为电极材料参与电化学反应，同时还要充当锂离子源。理想的正极材料首先要有较高的化学稳定性和热稳定性，保证充放电的安全；同时要有良好的电化学性能，具备较大的比容量，较大的工作电压，优良的循环和倍率性能；最后也要相对容易制备，对环境友好，价格便宜。锂离子电池的正极材料一般为含锂的过渡金属氧化物或聚阴离子化合物。这是因为过渡金属往往具有多个价态，能够在锂离子脱出和嵌入的过程中保持电中性；同时，嵌锂化合物对金属锂具有较高的电极电势，保证电池有较高的工作电压。
目前主流的锂离子电池正极材料有LiCoO2，LiMnO2，LiNiO2，LiFePO4等材料。钴酸锂LiCoO2是最早商业化应用的锂离子电池正极材料，其理论容量为274mAh/g。但因材料本身的结构限制，只有部分锂离子可以可逆的脱嵌，因此实际的比容量约为140mAh/g，相对较低。LiNiO2的理论比容量为276mAh/g，在1.8～4.2V的电压范围内实际容量约为190-210mAh/g，具有较高的容量。但LiNiO2的结构有序性和稳定性较差，LiNiO2中Ni3+离子较难形成，低价的Ni2+离子易与Li+发生阳离子混排，影响其电化学性能。LiMnO2理论容量为285mAh/g，但其热力学结构不稳，在充放电过程中易发生不可逆的相变，造成容量的大幅衰减。
三元材料LiNixMnyCozO2具有比容量高、循环稳定、生产成本较低和生产工艺简单等优点，近年来发展迅速并成为动力电池领域的研究热点，但也存在一些不可忽视的缺陷，例如阳离子错排现象、材料振实密度偏低、体积能量密度不高、高截止电压和高温条件下工作时循环性能和热稳定性差、与电解液发生副反应等，都是该材料应用于大型储能装置前必须要解决的关键问题，对其制备方法进行改进使其能够克服这些缺陷是目前研究热点。
发明内容
为解决目前技术中的缺陷，本发明提供了一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法及锂离子电池。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)分别配置一定浓度的硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液、碳酸钠溶液待用；
(2)向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液等体积预先混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、碳酸钠溶液和氨水缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为50-55℃，搅拌速度为100-200r/min，搅拌反应6-10h后关闭搅拌，保温静置陈化1-3h后恢复室温继续静置陈化6-12h，抽滤将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3；
(3)将三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3转移至管式炉中，氮气氛围下以12-15℃/min的速度升温至450-480℃煅烧10-15h后充分球磨得到氧化物前驱体；
(4)将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂加入到球磨混合机中湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以20-25℃/min的速度升温至500-520℃预煅烧2-5h后，再以4-8℃/min的速度升温至750-800℃煅烧8-10h；
(5)将上述煅烧产物与Li2CO3按一定重量比混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以5-10℃/min的速度升温至960-980℃烧结15-18h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNixMnyCozO2，其中x+y+z＝1。
进一步地，所述硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液的摩尔浓度为0.2-2mol/L。
进一步地，碳酸钠溶液的摩尔浓度为0.1-0.5mol/L。
进一步地，所述三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3的D10≥1μm，D50为2-4μm，D90≤10μm。
进一步地，所述氧化物前驱体与LiF、掺杂剂的重量比为160-180：1：0.1-0.5。
进一步地，所述掺杂剂为硫酸铝、硫酸镁、硫酸钛、硝酸锆中的任意一种或多种组合。
进一步地，所述煅烧产物与Li2CO3的重量比为1：1-1.1。
进一步地，所述单晶三元锂电池正极材料为LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi1/2Mn1/5Co3/ 10O2、LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2、LiNi4/5Mn1/10Co1/10O2中的任意一种
一种锂离子电池，含有上述制备的单晶三元锂电池正极材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)LiF的加入一方面可以作为助熔剂降低氧化物前驱体与掺杂剂煅烧结合时的温度，改善不同材料间的结合性能，另一方面引入了F离子可以使正极材料具有更好的结晶度，从而改善正极材料的热稳定性能。
(2)传统的氢氧化物共沉淀法合成前驱体存在一次粒径过大，二次形貌不规则且易氧化的缺陷，而本发明制备方法中通过控制反应容器内的反应条件及反应及陈化的时间所得到的三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3相对而言形貌更为规则，通过控制反应pH为7.5-8，避免了过量氨对镍离子的强络合作用，避免了共沉淀时镍离子的损失，得到的三元碳酸前驱体中Ni、Mn、Co的成分更为稳定。
(3)本发明通过在三元正极材料晶格中掺杂一些金属离子可以提高电子电导率，这些掺杂的金属离子会导致过度元素价态的升高，即产生空穴，改变正极材料的能带结构，进而大幅提高材料的电子电导性能，本发明所制出的微米级一次单晶颗粒，具有完整的晶体结构，压实密度高、结构牢固、抗衰减性强和优异的电极加工性能，单晶三元锂电池正极材料中镍、锰、钴三者的摩尔比与设计成分比非常接近，具有良好的循环伏安性能，库伦效率大于93％，市场应用前景广泛。
(4)本发明制备方法简便，操作难度较低，所得到的产品稳定性高，是对传统的方法的进一步改进，适合工业化大规模推广。
附图说明
图1为本发明制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法如下：
分别配置1mol/L的硫酸锰溶液、1mol/L的硝酸镍溶液、1mol/L的硫酸钴溶液、0.1mol/L的碳酸钠溶液待用，向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液各500ml预先混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、15L碳酸钠溶液和50ml氨水(质量浓度为25％)缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为50℃，搅拌速度为150r/min，搅拌反应10h后关闭搅拌，保温静置陈化2h后恢复室温继续静置陈化10h，抽滤将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3CO3，D10为1.12μm，D50为3.76μm，D90为9.09μm，将三元碳酸前驱体Ni1/ 3Mn1/3Co1/3CO3转移至管式炉中，氮气氛围下以12℃/min的速度升温至450℃煅烧12h后充分球磨得到氧化物前驱体，将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂硫酸铝按重量比160：1：0.1混合加入到球磨混合机中，湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以20℃/min的速度升温至510℃预煅烧5h后，再以6℃/min的速度升温至800℃煅烧10h，将上述煅烧产物与Li2CO3按重量比1：1.07混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以5℃/min的速度升温至980℃烧结16h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。
实施例2：
一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法如下：
分别配置0.8mol/L的硫酸锰溶液、5mol/L的硝酸镍溶液、1.5mol/Lmol/L的硫酸钴溶液、0.5mol/L的碳酸钠溶液待用，向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液各500ml混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、10L碳酸钠溶液和50ml氨水(质量浓度为25％)缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为55℃，搅拌速度为200r/min，搅拌反应6h后关闭搅拌，保温静置陈化2h后恢复室温继续静置陈化10h，抽滤将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体Ni1/2Mn1/5Co3/10CO3，D10为1.29μm，D50为2.68μm，D90为9.59μm，将三元碳酸前驱体Ni1/ 2Mn1/5Co3/10CO3转移至管式炉中，氮气氛围下以15℃/min的速度升温至480℃煅烧12h后充分球磨得到氧化物前驱体，将氧化物前驱体与LiF、硫酸镁按重量比180：1：0.5混合加入到球磨混合机中，湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以20℃/min的速度升温至520℃预煅烧4h后，再以6℃/min的速度升温至760℃煅烧10h，将上述煅烧产物与Li2CO3按重量比1：1.08混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以10℃/min的速度升温至970℃烧结18h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNi1/ 2Mn1/5Co3/10O2。
实施例3：
一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法如下：
分别配置0.67mol/L的硫酸锰溶液、2mol/L的硝酸镍溶液、0.67mol/L的硫酸钴溶液、0.2mol/L的碳酸钠溶液待用，向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液各500ml预先混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、8.3L碳酸钠溶液和50ml氨水(质量浓度为25％)缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为50℃，搅拌速度为200r/min，搅拌反应6h后关闭搅拌，保温静置陈化2h后恢复室温继续静置陈化6h，抽滤将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体Ni3/5Mn1/5Co1/5CO3，D10为1.14μm，D50为3.87μm，D90为9.91μm，将三元碳酸前驱体Ni3/5Mn1/5Co1/5CO3转移至管式炉中，氮气氛围下以12℃/min的速度升温至450℃煅烧12h后充分球磨得到氧化物前驱体，将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂硫酸钛按重量比160：1：0.2混合加入到球磨混合机中，湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以20℃/min的速度升温至500℃预煅烧5h后，再以5℃/min的速度升温至760℃煅烧10h，将上述煅烧产物与Li2CO3按重量比1：1混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以5℃/min的速度升温至960℃烧结16h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2。
实施例4：
一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法如下：
分别配置0.25mol/L的硫酸锰溶液、2mol/L的硝酸镍溶液、0.25mol/L的硫酸钴溶液、0.5mol/L的碳酸钠溶液待用，向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液各500ml预先混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、2.5L碳酸钠溶液和50ml氨水(质量浓度为25％)缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为55℃，搅拌速度为200r/min，搅拌反应10h后关闭搅拌，保温静置陈化3h后恢复室温继续静置陈化6h，抽滤将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体Ni4/5Mn1/10Co1/10CO3，D10为1.39μm，D50为3.57μm，D90为9.66μm，将三元碳酸前驱体Ni4/5Mn1/10Co1/10CO3转移至管式炉中，氮气氛围下以14℃/min的速度升温至480℃煅烧12h后充分球磨得到氧化物前驱体，将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂硝酸锆按重量比165：1：0.1混合加入到球磨混合机中，湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以25℃/min的速度升温至500℃预煅烧5h后，再以6℃/min的速度升温至780℃煅烧8h，将上述煅烧产物与Li2CO3按重量比1：1.1混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以7℃/min的速度升温至960℃烧结16h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNi4/5Mn1/10Co1/10O2。
实施例5：
一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法如下：
分别配置2mol/L的硫酸锰溶液、2mol/L的硝酸镍溶液、2mol/L的硫酸钴溶液、0.5mol/L的碳酸钠溶液待用，向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液各500ml预先混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、6L碳酸钠溶液和50ml氨水(质量浓度为25％)缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为50℃，搅拌速度为100r/min，搅拌反应6h后关闭搅拌，保温静置陈化1h后恢复室温继续静置陈化6h，抽滤将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3CO3，D10为1.33μm，D50为3.76μm，D90为9.09μm，将三元碳酸前驱体Ni1/ 3Mn1/3Co1/3CO3转移至管式炉中，氮气氛围下以12℃/min的速度升温至450℃煅烧10h后充分球磨得到氧化物前驱体，将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂硫酸铝按重量比160：1：0.1混合加入到球磨混合机中，湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以20℃/min的速度升温至510℃预煅烧5h后，再以6℃/min的速度升温至800℃煅烧10h，将上述煅烧产物与Li2CO3按重量比1：1.07混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以5℃/min的速度升温至980℃烧结16h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。
实施例6：
一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法如下：
分别配置0.2mol/L的硫酸锰溶液、0.2mol/L的硝酸镍溶液、0.2mol/L的硫酸钴溶液、0.5mol/L的碳酸钠溶液待用，向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液各500ml预先混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、600ml碳酸钠溶液和50ml氨水(质量浓度为25％)缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为50℃，搅拌速度为100r/min，搅拌反应6h后关闭搅拌，保温静置陈化1h后恢复室温继续静置陈化6h，抽滤将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3CO3，D10为1.10μm，D50为3.88μm，D90为9.62μm，将三元碳酸前驱体Ni1/3Mn1/3Co1/3CO3转移至管式炉中，氮气氛围下以12℃/min的速度升温至450℃煅烧10h后充分球磨得到氧化物前驱体，将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂硫酸铝按重量比160：1：0.1混合加入到球磨混合机中，湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以20℃/min的速度升温至500℃预煅烧2h后，再以4℃/min的速度升温至750℃煅烧8h，将上述煅烧产物与Li2CO3按重量比1：1混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以5℃/min的速度升温至960℃烧结15h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。
实施例7：
一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法如下：
分别配置2mol/L的硫酸锰溶液、2mol/L的硝酸镍溶液、2mol/L的硫酸钴溶液、0.5mol/L的碳酸钠溶液待用，向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液各500ml预先混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、6L碳酸钠溶液和50ml氨水(质量浓度为25％)缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为55℃，搅拌速度为200r/min，搅拌反应10h后关闭搅拌，保温静置陈化3h后恢复室温继续静置陈化12h，抽滤将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3，D10为1.36μm，D50为3.90μm，D90为9.52μm，将三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3转移至管式炉中，氮气氛围下以15℃/min的速度升温至480℃煅烧15h后充分球磨得到氧化物前驱体，将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂硫酸铝按重量比180：1：0.5混合加入到球磨混合机中，湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以25℃/min的速度升温至520℃预煅烧5h后，再以8℃/min的速度升温至800℃煅烧10h，将上述煅烧产物与Li2CO3按重量比1：1.1混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以10℃/min的速度升温至980℃烧结18h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2。
性能测试：
对本发明实施例1-7所制备的单晶三元锂电池正极材料进行组分分析，结果及相关数据如下表1所示：
表1：
Figure BDA0002122273510000111
Figure BDA0002122273510000121
由上表1可知，本发明实施例1-7所制备的单晶三元锂电池正极材料的镍、锰、钴三者的摩尔比与设计成分比非常接近，由此可知，本发明制备方法可以制得相应组分比例的单晶三元锂电池正极材料。
分别将本发明实施例1-4所制备的单晶三元锂电池正极材料及对比例市售镍钴锰酸锂正极材料(四川浩普瑞新能源材料股份有限公司，型号HC300)、粘结剂PVDF、溶剂NMP和导电剂搅拌均匀后制得正极浆料，将正极浆料均匀涂覆在铝箔的双面，碾压，分切后制得正极片，采用人造石墨为负极活性材料，CMC为增稠剂，SBR为粘结剂，H2O为溶剂，再加入适量导电剂搅拌均匀后制得负极浆料，将制得的负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面，碾压，分切制得负极片，采用常规商用电解液和隔膜，将分切好的正负极片经卷绕、组装、注液及化成后制成钢壳电池，使用LAND测试系统，在25℃，2.5V，2C进行首次充放电测试，结果及相关数据如下表2所示：
表2：
Figure BDA0002122273510000122
Figure BDA0002122273510000131
由上表2可知，本发明所制备的单晶三元锂电池正极材料具有良好的循环伏安性能，库伦效率大于93％，其中由实施例3所制备的单晶三元锂电池正极材料组装成纽扣半电池库伦效率达到95.8％，性能远优于市售镍钴锰酸锂正极材料。
分别将本发明实施例1-4所制备的单晶三元锂电池正极材料及对比例市售镍钴锰酸锂正极材料(四川浩普瑞新能源材料股份有限公司，型号HC300)、粘结剂PVDF、溶剂NMP和导电剂搅拌均匀后制得正极浆料，将正极浆料均匀涂覆在铝箔的双面，碾压，分切后制得正极片，采用人造石墨为负极活性材料，CMC为增稠剂，SBR为粘结剂，H2O为溶剂，再加入适量导电剂搅拌均匀后制得负极浆料，将制得的负极浆料均匀涂覆在铜箔的两面，碾压，分切制得负极片，采用常规商用电解液和隔膜，将分切好的正负极片经卷绕、组装、注液及化成后制成钢壳电池，，使用LAND测试系统，在25℃，2.5V，2C进行循环性能测试，结果及相关数据如下表3所示：
表3：
Figure BDA0002122273510000132
Figure BDA0002122273510000141
由上表3可知，本发明所制备的单晶三元锂电池正极材料容量保持率高，相比于市售镍钴锰酸锂正极材料可以有效延长电池的使用寿命。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种单晶三元锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别配置一定浓度的硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液、碳酸钠溶液待用；
(2)向开启搅拌的反应容器中通入高纯氮气，将硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液等体积预先混合均匀得到混合溶液，利用蠕动泵分别同时将混合溶液、碳酸钠溶液和氨水缓慢加入到反应容器中，控制反应容器内的pH为7.5-8、反应温度为50-55℃，搅拌速度为100-200r/min，搅拌反应6-10h后关闭搅拌，保温静置陈化1-3h后恢复室温继续静置陈化6-12h，抽滤，将得到的固体充分洗涤并烘干，得到三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3；
(3)将三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3转移至管式炉中，氮气氛围下以12-15℃/min的速度升温至450-480℃煅烧10-15h后充分球磨得到氧化物前驱体；
(4)将氧化物前驱体与LiF、掺杂剂加入到球磨混合机中湿法球磨得到混合料，将混合料转移至管式炉中，空气氛围下以20-25℃/min的速度升温至500-520℃预煅烧2-5h后，再以4-8℃/min的速度升温至750-800℃煅烧8-10h；
(5)将上述煅烧产物与Li2CO3按一定重量比混合，研磨过筛并振实后转移至管式炉中，氮气氛围下以5-10℃/min的速度升温至960-980℃烧结15-18h，自然降至室温即可得到所述单晶三元锂电池正极材料LiNixMnyCozO2，其中x+y+z＝1。
2.根据权利要求1所述的单晶三元锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述硫酸锰溶液、硝酸镍溶液、硫酸钴溶液的摩尔浓度为0.2-2mol/L。
3.根据权利要求1所述的单晶三元锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，碳酸钠溶液的摩尔浓度为0.1-0.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的单晶三元锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述三元碳酸前驱体NixMnyCozCO3的D10≥1μm，D50为2-4μm，D90≤10μm。
5.根据权利要求1所述的单晶三元锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述氧化物前驱体与LiF、掺杂剂的重量比为160-180：1：0.1-0.5。
6.根据权利要求1所述的单晶三元锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂为硫酸铝、硫酸镁、硫酸钛、硝酸锆中的任意一种或多种组合。
7.根据权利要求1所述的单晶三元锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧产物与Li2CO3的重量比为1：1-1.1。
8.根据权利要求1所述的单晶三元锂电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述单晶三元锂电池正极材料为LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、LiNi1/2Mn1/5Co3/10O2、LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2、LiNi4/ 5Mn1/10Co1/10O2中的任意一种。
9.一种锂离子电池，其特征在于，含有如权利要求1-8中任一项所制备的单晶三元锂电池正极材料。
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Denomination of invention: Preparation method of single crystal ternary lithium battery cathode material and lithium ion battery

Effective date of registration: 20221014

Granted publication date: 20200807

Pledgee: Longyuan Finance Leasing (Pingtan) Co.,Ltd.

Pledgor: GANSU DX ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022620000023

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