CN115261987B - 一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池材料技术领域；旨在解决现有大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学循环容量偏低所导致的其体积能量密度不高的技术问题，所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，包括以下步骤：在空气气体气氛下，将金属的盐化合物为原料，进行共沉淀处理，获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；所述金属包括镍、钴和锰；将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h后，进行低温煅烧，获得大单晶镍钴锰正极材料。

Description

一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及锂离子电池材料技术领域，尤其涉及一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法。
背景技术
以高体积能量密度的大单晶LiCoO2为正极材料的锂离子电池一直占领着高端手机和平板电脑的储能市场。然而，在LiCoO2中钴为战略性稀缺资源，钴的价格一直居高不下，并且，合成LiCoO2过程中所使用的钴盐毒性比较大。
镍钴锰层状正极材料与LiCoO2正极材料具有相近的理论体积能量密度，因此理论上大单晶镍钴锰层状正极材料是可以取代大单晶LiCoO2正极材料，作为高体积能量密度的锂离子电池的正极材料。但采用现有技术所制备的大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学循环容量低差，导致大单晶镍钴锰层状正极材料的体积能量密度远低于大单晶LiCoO2正极材料的体积能量密度，从而限制了镍钴锰层状正极材料在高体积能量密度的锂离子电池领域上应用。
发明内容
本申请的主要目的是提供一种大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法，旨在解决现有大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学循环容量偏低所导致其体积能量密度偏低的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请提出了：一种大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，包括以下步骤：
在空气气体气氛下，将金属的盐化合物为原料，进行共沉淀处理，获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；所述金属包括镍、钴和锰；
将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h后，进行低温煅烧，获得大单晶镍钴锰正极材料。
作为本申请一些可选实施方式，所述金属的盐化合物的摩尔浓度为0.5mol/L～3.0mol/L；所述金属的盐化合物包括硫酸盐、硝酸盐、氯化物和乙酸盐中的至少一种所述锂源为LiOH·H2O
作为本申请一些可选实施方式，所述共沉淀处理时使用的沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的至少一种，所述沉淀剂的摩尔浓度为1.0mol/L～8.0mol/L。
作为本申请一些可选实施方式，所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料的中颗粒的尺寸为50nm～300nm
作为本申请一些可选实施方式，所述反应介质溶液为水和乙二醇的混合溶液。
作为本申请一些可选实施方式，所述反应介质溶液中水和乙二醇的混合质量比为1:10～50。
作为本申请一些可选实施方式，所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料中的固体与所述反应介质溶液的质量比为1:10～30；所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料中的固体与所述锂源的质量比为2.0～2.2。
作为本申请一些可选实施方式，在所述将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中进行溶剂热反应，获得大单晶镍钴锰正极材料之后，还包括：
将大单晶镍钴锰正极材料采用低温煅烧处理，以获得结晶度更好的大单晶镍钴锰正极材料。
作为本申请一些可选实施方式，所述低温煅烧处理的煅烧温度为500℃～700℃，升温速率为2℃/min～10℃/min，保温煅烧时间为5h～12h。
为解决上述技术问题，本申请还提出了：一种大单晶镍钴锰正极材料，通过如上所述制备方法制备获得；所述大单晶镍钴锰正极材料为类六方体形状。
与现有技术相比，本申请在制备大单晶镍钴锰正极材料时，通过先制备获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；再将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h，获得大单晶镍钴锰正极材料。经发明人研究发现，过高的反应温度容易导致镍钴锰正极材料出现过烧现象，即出现材料中的镍离子和锂离子混排严重和(010)晶面面积占比偏小，从而导致镍钴锰正极材料的电化学性能偏低。因此本申请在制备所述大单晶镍钴锰正极材料时，反应温度仅为150℃～190℃，从而避免了上述技术缺陷，进而提升了所制备的大单晶镍钴锰正极材料的电化学性能。
附图说明
图1是本申请实施例中类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料SEM图；
图2为本申请实施例中煅烧前结晶度不高的大单晶镍钴锰层状正极材料的XRD图谱；
图3为本申请实施例中煅烧后结晶度高的大单晶镍钴锰层状正极材料的XRD图谱；
图4为本申请实施例中类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料的首次充放电曲线图；
图5为本申请实施例中类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料的倍率性能测试图；
图6为本申请实施例中类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料的循环性能测试图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
由于LiCoO2正极材料的Li+电导率高，即使LiCoO2正极材料被制备成大粒径(D50大约为10μm)的单晶颗粒，相对应的高压实密度(～4.3g/cm3)极片仍然能够发挥出较高的电化学循环容量，相对应的锂离子电池具有较高的体积能量密度。因此，以LiCoO2为正极材料的高体积能量密度锂离子电池一直占领着高端手机和平板电脑的储能市场。然而，在LiCoO2中钴为战略性稀缺资源，钴的价格一直居高不下，并且，合成LiCoO2过程中所使用的钴盐毒性比较大。长期以来，开发出一种体积能量密度高于LiCoO2体积能量密度且钴含量低的正极材料成为锂离子电池正极材料领域的重要技术开发方向。镍钴锰原料来源更富足且相对成本也更低，大单晶镍钴锰层状正极材料与大单晶LiCoO2正极材料具有相近的理论体积能量密度-，因此理论上大单晶镍钴锰正极材料是可以取代大单晶LiCoO2正极材料，应用于高体积能量密度锂离子电池的正极材料。但采用现有技术所制备的大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学循环容量偏低，导致大单晶镍钴锰层状正极材料的体积能量密度远低于大单晶LiCoO2正极材料的体积能量密度，从而限制了镍钴锰层状正极材料在高体积能量密度的锂离子电池领域上应用；根据发明人研究发现，采用现有技术所制备的大单晶镍钴锰材料的电化学循环容量严重偏低所导致其体积能量密度偏低，是由于在制备高压实密度大单晶镍钴锰层状正极材料一般需要较高的煅烧温度，容易造成所制备的大单晶镍钴锰层状正极材料过烧，即大单晶高镍钴锰层状正极材料中镍离子与锂离子混排严重，以及其(010)晶面面积占比偏小，从而导致大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学循环容量严重偏低及其体积能量密度偏低，从而限制了大单晶(D50大约为10μm)镍钴锰层状正极材料的市场化进程。
基于上述技术缺陷，本申请实施例提出了：一种大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S10、在空气气体气氛下，将金属的盐化合物为原料，进行共沉淀处理，获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；所述金属包括镍、钴和锰；
S20、将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h，获得大单晶镍钴锰正极材料。
在具体应用中，S10所述在空气气体气氛下，将金属的盐化合物为原料，进行共沉淀处理，获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料时，处理温度为室温，通过将金属的盐化合物快速加入到含有足量沉淀剂中，并进行高速搅拌，从而获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料的中颗粒的尺寸为50nm～300nm。
在具体应用中，为了提高所述共沉淀处理效率，本申请对所述金属的盐化合物进行了具体限定，即所述金属的盐化合物的摩尔浓度为0.5mol/L～3.0mol/L；所述金属的盐化合物包括硫酸盐、硝酸盐、氯化物和乙酸盐中的至少一种。
在具体应用中，为了提高所述共沉淀处理效率，本申请对所述沉淀剂进行了具体限定，即所述共沉淀处理时使用的沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的至少一种，所述沉淀剂的摩尔浓度为1.0mol/L～8.0mol/L。所述锂源为LiOH·H2O。
在具体应用中，S20所述将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h，获得大单晶镍钴锰正极材料时，通常先将步骤S10中所获得的絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料进行水分脱除处理后，将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源一起放入含有水与乙二醇混合溶液的反应釜中，进行溶剂热反应；而在进行溶剂热反应时，需要通过控制溶剂热反应的反应介质溶液中水与乙二醇的混合比例、絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与反应介质溶液的混合比例、以及溶剂热反应的反应温度和反应时间，从而获得晶体结晶度满足生产需求的类六方体形状的大单晶镍钴锰正极材料。
因此，在具体应用中，本申请对所述溶剂热反应的反应介质溶液中水与乙二醇的混合比例、絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与反应介质溶液的混合比例、以及溶剂热反应的反应温度和反应时间分别进行了具体的限定，即：
所述反应介质溶液为水和乙二醇的混合溶液；进一步地，所述反应介质溶液中水和乙二醇的混合质量比为1:10～50。所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料中的固定与所述反应介质溶液的质量比为1:10～30。所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料中的固体与所述锂源的质量比为2.0～2.2。
在具体应用中，为了对所获得的大单晶镍钴锰正极材料的结晶度进行强化，在所述将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中进行溶剂热反应，获得大单晶镍钴锰正极材料之后，还包括：
将大单晶镍钴锰正极材料采用低温煅烧处理，以获得结晶度更好的大单晶镍钴锰正极材料。
为了避免目前现有技术中高温煅烧处理，造成所制备的大单晶镍钴锰层状正极材料过烧，即大单晶高镍钴锰层状正极材料中镍离子与锂离子混排严重，以及其(010)晶面面积占比偏小，从而导致大单晶镍钴锰层状正极材料的电化学性能严重偏低，本申请对所述低温煅烧处理的温度和时间以及升温速率进行了具体限定，即：所述低温煅烧处理的煅烧温度为500℃～700℃，升温速率为2℃/min～10℃/min，保温煅烧时间为5h～12h。
在具体应用中，在低温煅烧过程中，如果正极材料中镍原子摩尔百分比高于60％时，则在煅烧过程中加入一定量的氧气，以提高所获得大单晶高镍钴锰层状正极材料的结晶性能。
在具体应用中，本申请在进行溶剂溶反应时，乙二醇的含量较高，进而大幅度降低了溶剂热反应过程中所合成的镍钴锰酸锂(Li2Ni1-x-yCoxMnyO2)正极材料颗粒的表面能，从而有利于镍钴锰酸锂正极材料颗粒的长大，减少镍钴锰酸锂正极材料颗粒的团聚，有利于增加其(010)晶面面积与非(010)晶面面积的比例，而伴随着(010)晶面面积占比越高，越有利于正极材料中Li+的进出，从而可以提高其循环容量。
为解决上述技术问题，本申请还提出了：一种大单晶镍钴锰正极材料，通过如上所述制备方法制备获得；所述大单晶镍钴锰正极材料为类六方体形状，其(010)晶面面积与非(010)晶面面积的占比大。
可以看出，与现有技术相比，本申请在制备大单晶镍钴锰正极材料时，通过先制备获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；再将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h，获得大单晶镍钴锰正极材料。经发明人研究发现，过高的反应温度容易导致镍钴锰正极材料出现过烧现象，即出现材料中的镍离子和锂离子混排严重和(010)晶面面积占比偏小，从而导致镍钴锰正极材料的电化学性能偏低。因此本申请在制备所述大单晶镍钴锰正极材料时，反应温度仅为150℃～190℃，从而避免了上述技术缺陷，进而提升了所制备的大单晶镍钴锰正极材料的电化学循环容量，进而提升了所制备的大单晶镍钴锰正极材料的体积能量密度。
通过上述方法制备获得的大单晶镍钴锰正极材料的单晶颗粒分散性好，单晶颗粒粒径大，D50大于10μm，粒径分布适中，径距比为大约1.2，因此，所制备的电池极片的有效压实密度高，大于4.3g/cm3。且(010)晶面面积占比较大，其制备工艺中强化晶体结晶度的煅烧温度低，无需额外的掺杂和包覆改性，正极材料的电化学性能优异、体积能量密度高，特别适用于制备高体积能量密度的锂离子电池。
下面结合具体实施方式对本申请所述大单晶镍钴锰正极材料及其制备方法进行详细说明：
实施例1
在空气气氛下，将2.0mol/L的MSO4(M＝Ni、Co、Mn，其中Ni︰Co︰Mn摩尔比为0.9︰0.05︰0.05)溶液以约2000ml/min的速度快速加入含有浓度为6.0mol/L的NaOH溶液的反应釜中，控制反应釜的搅拌速度为1500转/分钟，反应终止pH值为10.0，反应温度为大约25℃，获得含絮状Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2颗粒的浆料，洗涤，脱除部分水。
将脱除部分水的浆料与LiOH·H2O一起放入含有去离子水与乙二醇混溶液的反应釜中，进行溶剂热反应，控制溶剂热反应介质中水与乙二醇的质量比例为1:30，Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2浆料中固体与溶剂热反应介质的质量比例为1:20、Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2浆料中固体与LiOH·H2O的质量比为2.0、溶剂热反应温度为180℃、以及溶剂热反应时间为24小时，获得含有类六方体形状的大单晶LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极材料的浆料，洗涤、过滤、干燥后，获得晶体结晶度不高的类六方体形状的大单晶LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极材料。
混入少量的LiOH·H2O，在氧气气氛下，以650℃低温煅烧5小时，强化类六方体形状的大单晶镍钴锰正极材料的结晶度，获得结晶度高的类六方体形状的大单晶(D50大约为11μm)LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极材料。
本实施例所获得的类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料SEM图如图1所示，本实施例所获得的类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料的XRD图谱如图2、图3所示，其中，所述图2为煅烧前结晶度不高的大单晶镍钴锰层状正极材料的XRD图谱，图3为煅烧后结晶度高的大单晶镍钴锰层状正极材料的XRD图谱。
将上述制备的正极材料制备成极片，其压实密度高达4.35g/cm3；再将上述极片制备成软包电池测试其电化学性能，电化学性能结果如下：如图4至图6、所示，其中图4为本实施例所制备的类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料的首次充放电曲线图，图5为本实施例所制备的类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料的倍率性能测试图，图6为本实施例所制备的类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料的循环性能测试图，可以看出：本实施例所制备的类六方体形状的大单晶镍钴锰层状正极材料的首次库伦效率为88％，0.1C循环容量高达213mAh/g，体积能量密度高达3335.6Wh/L，1C循环100次后，容量保持率高达98.3％。
实施例2
在空气气氛下，将1.5mol/L的MSO4(M＝Ni、Co、Mn，其中Ni︰Co︰Mn摩尔比为0.8︰0.1︰0.1)溶液以约1500ml/min的速度快速加入含有浓度为6.0mol/L的NaOH溶液的反应釜中，控制反应釜的搅拌速度为1500转/分钟，反应终止pH值为10.0，反应温度为大约25℃，获得含絮状Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2颗粒的浆料，洗涤，脱除部分水。
将脱除部分水的浆料与LiOH·H2O一起放入含有去离子水与乙二醇混溶液的反应釜中，进行溶剂热反应，控制溶剂热反应介质中水与乙二醇的质量比例为1:40，Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2浆料中固体与溶剂热反应介质的质量比例为1:30、Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2浆料中固体与LiOH·H2O的质量比为2.2、溶剂热反应温度为185℃、以及溶剂热反应时间为36小时，获得含有类六方体形状的大单晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的浆料，洗涤、过滤、干燥后，获得晶体结晶度不高的类六方体形状的大单晶LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
混入少量的LiOH·H2O，在氧气气氛下，以680℃低温煅烧6小时，强化类六方体形状的大单晶镍钴锰正极材料的结晶度，获得结晶度高的类六方体形状的大单晶(D50大约为10μm)LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料。
以上述制备的正极材料，制备极片，其压实密度高达4.31g/cm3。制备成软包电池测试其电化学性能，电化学性能结果如下：其首次库伦效率为88.5％，0.1C循环容量高达197mAh/g，体积能量密度高达3056.6Wh/L，1C循环100次后，容量保持率高达98.9％。
实施例3
在空气气氛下，将2.0mol/L的MSO4(M＝Ni、Co、Mn，其中Ni︰Co︰Mn摩尔比为0.88︰0.07︰0.05)溶液以约2000ml/min的速度快速加入含有浓度为5.0mol/L的NaOH溶液的反应釜中，控制反应釜的搅拌速度为1500转/分钟，反应终止pH值为10.0，反应温度为大约25℃，获得含絮状Ni0.88Co0.07Mn0.05(OH)2颗粒的浆料，洗涤，脱除部分水。
将脱除部分水的浆料与LiOH·H2O一起放入含有去离子水与乙二醇混溶液的反应釜中，进行溶剂热反应，控制溶剂热反应介质中水与乙二醇的质量比例为1:50，Ni0.88Co0.07Mn0.07(OH)2浆料中固体与溶剂热反应介质的质量比例为1:35、Ni0.88Co0.07Mn0.07(OH)2浆料中固体与LiOH·H2O的质量比为2.1、溶剂热反应温度为190℃、以及溶剂热反应时间为48小时，获得含有类六方体形状的大单晶LiNi0.88Co0.07Mn0.05O2正极材料的浆料，洗涤、过滤、干燥后，获得晶体结晶度不高的类六方体形状的大单晶LiNi0.88Co0.07Mn0.07O2正极材料。
混入少量的LiOH·H2O，在氧气气氛下，以660℃低温煅烧7小时，强化类六方体形状的大单晶镍钴锰正极材料的结晶度，获得结晶度高的类六方体形状的大单晶(D50大约为12μm)LiNi0.88Co0.07Mn0.05O2正极材料。
以上述制备的正极材料，制备极片，其压实密度高达4.36g/cm3。制备成软包电池测试其电化学性能，电化学性能结果如下：其首次库伦效率为87.6％，0.1C循环容量高达210mAh/g，体积能量密度高达3296.2Wh/L，1C循环100次后，容量保持率高达98.7％。
实施例4
在空气气氛下，将1.5mol/L的MSO4(M＝Ni、Co、Mn，其中Ni︰Co︰Mn摩尔比为0.83︰0.1︰0.07)溶液以约1500ml/min的速度快速加入含有浓度为5.0mol/L的NaOH溶液的反应釜中，控制反应釜的搅拌速度为1500转/分钟，反应终止pH值为10.0，反应温度为大约25℃，获得含絮状Ni0.83Co0.1Mn0.07(OH)2颗粒的浆料，洗涤，脱除部分水。
将脱除部分水的浆料与LiOH·H2O一起放入含有去离子水与乙二醇混溶液的反应釜中，进行溶剂热反应，控制溶剂热反应介质中水与乙二醇的质量比例为1:30，Ni0.83Co0.1Mn0.07(OH)2浆料中固体与溶剂热反应介质的质量比例为1:20、Ni0.83Co0.1Mn0.07(OH)2浆料中固体与LiOH·H2O的质量比为2.05、溶剂热反应温度为175℃、以及溶剂热反应时间为48小时，获得含有类六方体形状的大单晶LiNi0.83Co0.1Mn0.07O2正极材料的浆料，洗涤、过滤、干燥后，获得晶体结晶度不高的类六方体形状的大单晶LiNi0.83Co0.1Mn0.07O2正极材料。
混入少量的LiOH·H2O，在氧气气氛下，以670℃低温煅烧7小时，强化类六方体形状的大单晶镍钴锰正极材料的结晶度，获得结晶度高的类六方体形状的大单晶(D50大约为12μm)LiNi0.83Co0.1Mn0.07O2正极材料。
以上述制备的正极材料，制备极片，其压实密度高达4.35g/cm3。制备成软包电池测试其电化学性能，电化学性能结果如下：其首次库伦效率为88.2％，0.1C循环容量高达202mAh/g，体积能量密度高达3163.3Wh/L，1C循环100次后，容量保持率高达98.6％。
对比例1
本对比例主要为采用常规制备方法制备的大单晶材料：
采用常规的一次颗粒为小片状二次颗粒为类球形Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2前驱体，混入过量LiOH·H2O，在氧气气氛下，以500℃煅烧5小时，然后800℃煅烧12小时，获得形貌不规则的大单晶(D50大约为10μm)LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极材料，水洗，包覆改性后，制备极片，其压实密度高达4.36g/cm3，然后，制备成软包电池测试其电化学性能，电化学性能结果如下：其首次库伦效率为86.3％，0.1C循环容量高达193mAh/g，体积能量密度高达3029.3Wh/L，1C循环100次后，容量保持率高达93.2％。
对比例2
本对比例主要为采用常规制备方法制备的多晶材料：
采用常规的一次颗粒为小片状二次颗粒为类球形Ni0.9Co0.05Mn0.05(OH)2前驱体，混入过量LiOH·H2O，在氧气气氛下，以500℃煅烧5小时，然后770℃煅烧12小时，获得结晶度高的一次颗粒为小片状二次颗粒为类球形(D50大约为10μm)LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极材料，水洗，包覆改性后，制备极片，其压实密度高达3.4g/cm3，然后，制备成软包电池测试其电化学性能，电化学性能结果如下：其首次库伦效率为88.7％，0.1C循环容量高达220mAh/g，体积能量密度高达2692.8Wh/L，1C循环100次后，容量保持率高达97.8％。
可以看出，本申请在制备大单晶镍钴锰正极材料时，通过先制备获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；再将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃～190℃下进行溶剂热反应5h～72h，获得大单晶镍钴锰正极材料。经发明人研究发现，过高的反应温度容易导致镍钴锰正极材料出现过烧现象，即出现材料中的镍离子和锂离子混排严重和(010)晶面面积占比偏小，从而导致镍钴锰正极材料的电化学性能偏低。因此本申请在制备所述大单晶镍钴锰正极材料时，反应温度仅为150℃～190℃，从而避免了上述技术缺陷，进而提升了所制备的大单晶镍钴锰正极材料的电化学性能。并且通过上述方法制备获得的大单晶镍钴锰正极材料的单晶颗粒分散性好，单晶颗粒粒径大，D50大于10μm，粒径分布适中，径距比为大约1.2，因此，所制备的电池极片的有效压实密度高，大于4.3g/cm3。且(010)晶面面积占比较大，其制备工艺中强化晶体结晶度的煅烧温度低，无需额外的掺杂和包覆改性，正极材料的电化学性能优异，特别适用于制备高能量密度的锂离子电池。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在空气气体气氛下，将金属的盐化合物为原料，进行共沉淀处理，获得絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料；所述金属包括镍、钴和锰；
将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中，在150℃~190℃下进行溶剂热反应5h~72h后，进行低温煅烧获得大单晶镍钴锰正极材料；其中，所述反应介质溶液为水和乙二醇的混合溶液。
2.根据权利要求1所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属的盐化合物的摩尔浓度为0.5mol/L~3.0mol/L；所述金属的盐化合物包括硫酸盐、硝酸盐、氯化物和乙酸盐中的至少一种；所述锂源为LiOH·H2O。
3.根据权利要求2所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，其特征在于，所述共沉淀处理时使用的沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的至少一种，所述沉淀剂的摩尔浓度为1.0mol/L~8.0mol/L。
4.根据权利要求1所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，其特征在于，所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料的中颗粒的尺寸为50nm~300nm。
5.根据权利要求1所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，其特征在于，所述反应介质溶液中水和乙二醇的混合质量比为1:10~50。
6.根据权利要求1所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，其特征在于，所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料中的固体与所述反应介质溶液的质量比为1:10~30；所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料中的固体与所述锂源的质量比为2.0~2.2。
7.根据权利要求1所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，其特征在于，在所述将所述絮状氢氧化镍钴锰颗粒浆料与锂源在反应介质溶液中进行溶剂热反应，获得大单晶镍钴锰正极材料之后，还包括：
将大单晶镍钴锰正极材料采用低温煅烧处理，以获得结晶度更好的大单晶镍钴锰正极材料。
8.根据权利要求7所述大单晶镍钴锰正极材料的制备方法，其特征在于，所述低温煅烧处理的煅烧温度为500℃~700℃，升温速率为2℃/min~10℃/min，保温煅烧时间为5h~12h。
9.一种大单晶镍钴锰正极材料，其特征在于，通过如权利要求1-8任一项所述制备方法制备获得；所述大单晶镍钴锰正极材料为类六方体形状。
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