锂离子电池用高镍单晶正极材料及制备方法和低温电解液

本发明涉及锂电池内的正极材料和电解液，尤其涉及锂离子电池用高镍单晶正极材料及制备方法和低温电解液。

背景技术：

1、锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流，锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。

2、而高镍层状多晶形貌的正极材料已经商业化并趋向于成熟。由于多晶材料颗粒是由一次颗粒团聚成的二次颗粒，在循环过程中存在各向异性的应力，随着循环过程的推进，二次颗粒会产生微裂纹，电解液渗入，因此需要将高镍多晶正极材料制作成为高镍单晶正极材料，由于单晶内部不存在晶界，不易产生微裂纹，可以有效抑制界面副反应的发生，使其具有较好的循环性能和热稳定性能，但现有技术中，制备高镍单晶正极材料的工艺较为复杂，使得整体的制备时间成本、能耗成本得到了提升。

3、进一步的对于锂离子电池而言，其还包括有电解液，电解液是化学电池、电解电容等使用的介质（有一定的腐蚀性），为他们的正常工作提供离子，并保证工作中发生的化学反应是可逆的，但现有技术中，面对低温环境下，电解液的性能则会受到相应的影响，导致锂离子电池的性能下降，因此本发明提出锂电池用高镍单晶正极材料及制备方法和低温电解液以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提出锂离子电池用高镍单晶正极材料及制备方法和低温电解液，该种锂电池用高镍单晶正极材料及制备方法和低温电解液具有的工艺简单、能耗低的优点，能够适应低温环境，从而能解决现有技术中存在的问题。

2、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：锂离子电池用高镍单晶正极材料的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一：准备liniacobmnco2多晶三元正极材料；

4、步骤二：将liniacobmnco2多晶三元正极材料放入烧结炉中，提高烧结温度至750-950℃后，进行烧结；

5、步骤三：烧结后取出冷却，冷却至常温后，放入球磨机中进行球磨破碎，得到破碎料；

6、步骤四：将得到的破碎料再次放入烧结炉中，提高烧结温度至700-850℃后，进行烧结；

7、步骤五：烧结后取出冷却，得到单晶liniacobmnco2正极材料。

8、进一步改进在于：所述步骤二中，烧结时间为10-18h。

9、进一步改进在于：所述步骤三中，球磨机转速为250-350rpm/min，球磨时间为1-6h。

10、进一步改进在于：所述步骤四中，烧结时间与步骤二中烧结时间一致。

11、锂离子电池用高镍单晶正极材料，该锂电池用高镍单晶正极材料是采用权利要求1-4所述的方法制备得到的高镍单晶正极材料。

12、锂离子电池用低温电解液，该锂电池用低温电解液包括以下摩尔质量比原料：8%～20%的锂盐、75%～85%的有机溶剂和1%～7%的成膜添加剂。

13、进一步改进在于：所述锂盐为lipf6、lidfob、libf4、lipo2f2、litfsi、lifsi、kno3中的任意四种物质组合。

14、进一步改进在于：所述有机溶剂为ec、emc、dmc、dol、dme中的任意三种物质组合。

15、进一步改进在于：所述成膜添加剂为vc、fec、tmsp、ebc、ec中的任意三种物质组合。

16、本发明的有益效果为：该种锂电池用高镍单晶正极材料及制备方法和低温电解液通过采用对多晶三元正极材料进行煅烧，并采用球磨破碎的方式进行球磨粉碎，之后再进行煅烧，整体通过控制温度和煅烧时间制备得到高镍单晶正极材料，适用于不同性能需求的高镍三元正极材料产品，采用高温煅烧结合球磨的策略，工艺简单、能耗低，能够实现高性能锂离子电池正极材料的大规模制备，其获得的单晶正极材料形貌更好，进一步的通过调整电解液的锂盐、溶剂及成膜添加剂的组成及用量，提高锂离子电池在低温下工作的电化学性能。

技术特征：

1.行n1.锂离子电池用高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，烧结时间为10-18h。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池用高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，球磨机转速为250-350rpm/min，球磨时间为1-6h。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池用高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中，烧结时间与步骤二中烧结时间一致。

5.锂离子电池用高镍单晶正极材料，其特征在于：该锂电池用高镍单晶正极材料是采用权利要求1-4所述的方法制备得到的高镍单晶正极材料。

6.锂离子电池用低温电解液，其特征在于：该锂电池用低温电解液包括以下摩尔质量比原料：8%～20%的锂盐、75%～85%的有机溶剂和1%～7%的成膜添加剂。

7.根据权利要求6所述的锂离子电池用高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于：所述锂盐为lipf6、lidfob、libf4、lipo2f2、litfsi、lifsi、kno3中的任意四种物质组合。

8.根据权利要求6所述的锂离子电池用高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为ec、emc、dmc、dol、dme中的任意三种物质组合。

9.根据权利要求6所述的锂离子电池用高镍单晶正极材料的制备方法，其特征在于：所述成膜添加剂为vc、fec、tmsp、ebc、ec中的任意三种物质组合。

技术总结本发明提出锂离子电池用高镍单晶正极材料及制备方法和低温电解液，包括准备LiNi<subgt;a</subgt;Co<subgt;b</subgt;Mn<subgt;c</subgt;O<subgt;2</subgt;多晶三元正极材料，再将其放入烧结炉中进行烧结，烧结后冷却，并采用球磨破碎的技术进行破碎，最后再进行烧结，烧结后取出得到单晶LiNi<subgt;a</subgt;Co<subgt;b</subgt;Mn<subgt;c</subgt;O<subgt;2</subgt;正极材料共计五个步骤，本发明整体通过控制球磨转速、煅烧温度和时间制备得到高镍单晶正极材料，适用于不同性能需求的高镍三元正极材料产品，采用高温煅烧结合球磨的策略，工艺简单、能耗低，实现高性能锂离子电池正极材料的大规模制备，再通过调整电解液的锂盐、溶剂及成膜添加剂的组成及用量，提高锂离子电池在低温下工作的电化学性能，适应低温环境，确保锂离子电池的工作效率。技术研发人员：李翠芹,吴允龙,江晓雪受保护的技术使用者：贵州大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19