【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及鋰離子電池正極材料，具體而言，涉及一種低阻抗單晶正極材料及其制備方法、正極片和鋰離子電池。
技術介紹
1、隨著全球碳排放監(jiān)管加強，對新能源汽車的需求將出現(xiàn)穩(wěn)步增長的情況。近幾年隨著電動汽車向寒冷地區(qū)推廣應用，對其所用的動力鋰電池低溫性能提出了更高的要求：需要動力鋰電池能夠在≤0℃甚至是-30℃～-40℃的超低溫條件下正常工作。然而，鋰電池的性能受環(huán)境溫度影響大，低溫工況條件下，鋰電池內部化學反應速率減慢、極化強度高、電子和鋰離子的遷移難度增大，阻抗增加。
2、傳統(tǒng)的二次顆粒組成的材料是包含無數(shù)晶界的多晶材料，在鋰離子脫嵌過程中，容易出現(xiàn)顆粒各向異性膨脹和收縮，從而產生結構應力累積導致層狀結構坍塌，導致容量衰減較快，dcr(直流阻抗)增長出現(xiàn)劇烈惡化。結合對三元單晶材料高電壓的要求，高電壓狀態(tài)下，正極材料的相變更加嚴重，表界面穩(wěn)定性更差。
3、有鑒于此，特提出本專利技術。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的第一目的在于提供一種低阻抗單晶正極材料，其具有顆粒分散、晶界較少的單晶形貌，通過包覆不同作用的第一包覆層和第二包覆層，可以提升材料的結構和熱穩(wěn)定性，降低界面副反應的發(fā)生，改善界面阻抗，提升高電壓下的容量和循環(huán)性能，降低常溫和低溫dcr。
2、本專利技術的第二目的在于提供一種低阻抗單晶正極材料的制備方法，該方法操作簡單，流程短，適合大批量生產。
3、本專利技術的第三目的在于提供一種正極片，該正極片制得的電池具有低阻抗、高容量、
4、本專利技術的第四目的在于提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池能在4.35v及4.40v的高電壓下工作，且具有容量和循環(huán)性能好，常溫及低溫阻抗低等優(yōu)點。
5、為了實現(xiàn)本專利技術的上述目的，特采用以下技術方案：
6、本專利技術首先提供了一種低阻抗單晶正極材料，包括基體材料，以及依次包覆在所述基體材料表面上的第一包覆層和第二包覆層。
7、所述基體材料的化學式為li1+anixcoymnzawo2，其中，0≤a≤0.1，0.5≤x≤0.8，0.05≤y≤0.15，0.05≤z≤0.4，0≤w≤0.1，x+y+z+w＝1，a包括zr、al、ti、sr、w、mg和la元素中的至少一種。
8、所述第一包覆層包括具有尖晶石型結構的化合物，且所述第一包覆層中包括co元素和/或mn元素。
9、所述第二包覆層包括快離子導體包覆層，所述快離子導體包覆層包括w、ta、mo、al、zr、sr、nb、b、ca、mg、la和ti元素中的至少一種。
10、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在2.8～4.35v電壓下、0.1c的首次放電容量≥197mah/g。
11、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在2.8～4.35v電壓下、0.1c的首次庫倫效率≥90％。
12、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在2.8～4.40v電壓下、0.1c的首次放電容量≥202mah/g。
13、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在2.8～4.40v電壓下、0.1c的首次庫倫效率≥90％。
14、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在25℃下soc50的直流阻抗≤20ω。
15、進一步，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在25℃下soc20的直流阻抗≤25ω。
16、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在-10℃下soc50的直流阻抗≤150ω。
17、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在-10℃下soc20的直流阻抗≤270ω。
18、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在3.0～4.50v電壓下循環(huán)50周的容量保持率≥94％。
19、進一步地，含有所述低阻抗單晶正極材料的電池在3.0～4.50v電壓下循環(huán)50周的直流阻抗增長率≤85％。
20、進一步地，所述第一包覆層包括鈷酸鋰和/或錳酸鋰。
21、本專利技術進一步提供了所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，包括如下步驟：
22、將含有鎳鈷錳前驅體和鋰源的混合材料進行燒結，得到鋰鎳鈷錳氧化物；可選地，所述混合材料中還包括含a的摻雜劑，其中a包括zr、al、ti、sr、w、mg和la元素中的至少一種。
23、將所述鋰鎳鈷錳氧化物、第一包覆劑和第二包覆劑混合后焙燒，得到所述低阻抗單晶正極材料；其中，所述第一包覆劑包括含鈷化合物和/或含錳化合物；所述第二包覆劑包括w、ta、mo、al、zr、sr、nb、b、ca、mg、la和ti中的至少一種元素的化合物。
24、進一步地，所述鎳鈷錳前驅體和所述鋰源中的鋰元素的摩爾比為1：1.01～1.06。
25、進一步地，所述含a的摻雜劑的質量占所述鎳鈷錳前驅體質量的0.2％～1.0％。
26、進一步地，所述鎳鈷錳前驅體的化學式為niacobmnc(oh)2，其中，0.5≤a≤0.8，0.05≤b≤0.15，0.05≤c≤0.4，a+b+c＝1。
27、進一步地，所述燒結包括四步法燒結，所述四步法燒結具體包括：先于400～600℃保溫2～4h，然后于700～800℃保溫2～4h，再于850～1000℃保溫6～10h，最后于600～700℃保溫3～4h。
28、進一步地，所述將所述鋰鎳鈷錳氧化物、第一包覆劑和第二包覆劑混合后焙燒之前，還包括將所述鋰鎳鈷錳氧化物粉碎至體積中值粒徑為3～5μm的步驟。
29、進一步地，所述第一包覆劑的質量占所述鋰鎳鈷錳氧化物質量的0.5％～4.0％。
30、進一步地，所述第二包覆劑的質量占所述鋰鎳鈷錳氧化物質量的0.4％～1.5％。
31、進一步地，所述焙燒的溫度為600～800℃，和/或，所述焙燒的保溫時間為4～8h。
32、本專利技術又提供了一種正極片，包括所述低阻抗單晶正極材料，或者根據(jù)所述低阻抗單晶正極材料的制備方法制得的低阻抗單晶正極材料。
33、本專利技術還提供了一種鋰離子電池，包括所述正極片。
34、與現(xiàn)有技術相比，本專利技術的有益效果為：
35、(1)本專利技術提供的低阻抗單晶正極材料，所組裝的電池在4.35v和4.4v電壓下的首次放電容量高，常溫、低溫阻抗較低，循環(huán)壽命長，dcr增長較低。
36、(2)本專利技術提供的低阻抗單晶正極材料，第一包覆層具有尖晶石型結構，可以降低材料表面ni含量，提升材料表、界面穩(wěn)定性，降低界面阻抗，提升容量和倍率性能，第二包覆層引入快離子導體進行包覆，構筑高活性和惰性元素交互穿插網格化納米包覆結構，增加包覆均勻性，既可以提高離子、電子電導率，降低界面阻抗，又可以減少材料在循環(huán)過程中與電解液發(fā)生的副反應，提升材料界面穩(wěn)定性，改善循環(huán)性能，抑制產氣，與此同時，包覆層也能在一定程度上阻止氧的釋放，保留鋰、氧空位，從而穩(wěn)定材料原本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種低阻抗單晶正極材料，其特征在于，包括基體材料，以及依次包覆在所述基體材料表面上的第一包覆層和第二包覆層；
2.根據(jù)權利要求1所述低阻抗單晶正極材料，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
3.如權利要求1或2所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
4.根據(jù)權利要求3所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
5.根據(jù)權利要求3所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，其特征在于，所述燒結包括四步法燒結，所述四步法燒結具體包括：先于400～600℃保溫2～4h，然后于700～800℃保溫2～4h，再于850～1000℃保溫6～10h，最后于600～700℃保溫3～4h。
6.根據(jù)權利要求3所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，其特征在于，所述將所述鋰鎳鈷錳氧化物、第一包覆劑和第二包覆劑混合后焙燒之前，還包括將所述鋰鎳鈷錳氧化物粉碎至體積中值粒徑為3～5μm的步驟。
7.根據(jù)權利要求3所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
8.根據(jù)
9.一種正極片，其特征在于，包括如權利要求1～2任一項所述低阻抗單晶正極材料，或者如權利要求3～8任一項所述低阻抗單晶正極材料的制備方法制得的低阻抗單晶正極材料。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括如權利要求9所述正極片。
...【技術特征摘要】
1.一種低阻抗單晶正極材料，其特征在于，包括基體材料，以及依次包覆在所述基體材料表面上的第一包覆層和第二包覆層；
2.根據(jù)權利要求1所述低阻抗單晶正極材料，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
3.如權利要求1或2所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
4.根據(jù)權利要求3所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，其特征在于，滿足以下條件至少其一：
5.根據(jù)權利要求3所述低阻抗單晶正極材料的制備方法，其特征在于，所述燒結包括四步法燒結，所述四步法燒結具體包括：先于400～600℃保溫2～4h，然后于700～800℃保溫2～4h，再于850～1000℃保溫6～10h，最后于600～700℃保溫3～4h。
6.根據(jù)...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：于利梅，呂菲，徐寧，周傲，杜建芳，
申請(專利權)人：天津巴莫科技有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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