(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111585298.3 (22)申请日 2021.12.2 2 (71)申请人 广州大学 地址 510006 广东省广州市大 学城外环西 路230号 (72)发明人 郑文芝　谢谦　门一飞　唐健博　 崇庆典　钟实　杨伟　 (74)专利代理 机构 北京高航知识产权代理有限 公司 11530 代理人 刘艳玲 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合 成方法 (57)摘要 本发明公开了一种单晶核壳结构高镍富钴 正极材料的合成方法， 属于锂离子电池材料领 域。 本发明通过溶剂热 ‑共沉淀复合方法合成一 种单晶且具有核壳结构的高镍富钴层状正极材 料。 本发明能有效抑制高镍层状材料在4.2V处的 非稳态相变， 且抑制了微裂纹由颗粒内 向表面蔓 延， 大大提升了其循环性能。 该策略优点在于从 根本上解决了高镍三元材料循环衰减严重的问 题， 效果显著， 对规模化工业 生产的意 义重大。 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 CN 114349071 A 2022.04.15 CN 114349071 A 1.一种单晶核壳结构高镍富钴正极材 料的合成方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤(1)、 制备核结构： 以聚乙二醇的水溶液作为溶剂、 尿素作为沉淀剂， 加入至以Ni0.82Co0.12Mn0.06CO3中金属 元素的化学计量比配置的第一金属盐溶液中， 然后转移到水热反应釜内反应， 即得到核 ‑ Ni0.82Co0.12Mn0.06CO3； 步骤(2)、 制备核壳结构的前驱体： 将核‑Ni0.82Co0.12Mn0.06CO3加入至反应釜中作为共沉淀反应釜底液， 然后按照壳 ‑ Ni0.75Co0.15Mn0.1(OH)2中金属元素的化学计量比配置的第二金属盐溶液进料， 经过共沉淀反 应、 陈化、 抽滤、 洗涤、 干燥后， 得到具有核壳结构的 前驱体Ni0.8Co0.13Mn0.07(CO3)x((OH)2)1‑x。 步骤(3)、 将得到的具有核壳结构的前驱体Ni0.8Co0.13Mn0.07(CO3)x((OH)2)1‑x混锂后转移 到马弗炉中， 升温进行烧结处理， 之后冷却到室温， 得到单晶核壳结构的高镍富钴材料 LiNi0.8Co0.13Mn0.07O2。 2.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(1)中， 第一金属盐包括钴盐、 镍盐和锰盐， 第一金属盐溶液的浓度为0.2～ 0.5mol/L； 第一金属盐为硫酸盐、 硝酸盐、 氯化物、 醋酸盐中的至少一种。 3.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(1)中， 聚乙二醇为聚乙二醇20 0、 聚乙二醇40 0、 聚乙二醇6 00中的至少一种。 4.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(1)中， 聚乙二醇的水 溶液中， 聚乙二醇与水的体积比为1～5:1～3 。 5.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(1)中， 水 热反应釜的温度设置为180～ 200℃， 反应时间为8～12h 。 6.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(2)中， 共沉淀反应过程中还加入了氢氧化钠和氨水作为沉淀剂， 氢氧化钠的 浓度为2mo l/L， 氨水的浓度为0.1mo l/L。 7.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(2)中， 第二金属盐溶 液的浓度为1mo l/L。 8.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(2)中， 共沉淀反应的时间为12h， 陈化时间为12h 。 9.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(3)中， 混锂使用的是氢氧化锂， 混锂的过程中， 具有核壳结构的前驱体 Ni0.8Co0.13Mn0.07(CO3)x((OH)2)1‑x与氢氧化锂的混合比为1:1.0 5。 10.根据权利要求1所述的一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方法， 其特征在 于， 所述步骤(3)中， 烧结处理的条件为： 在氧气的氛围下， 以5℃/min的速度升温至480℃， 保温处理6h后， 在75 0℃条件下 退火18h。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114349071 A 2一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合成方 法 技术领域 [0001]本发明涉及锂离子电池领域， 具体涉及一种单晶核壳结构高镍富钴正极材料的合 成方法。 背景技术 [0002]随着新能源时代的步伐越迈越快， 世界各国的新能源行业迅猛发展。 其中以储能 为代表的锂离子电池成为了新能源行业发展的重中之重。 尤其是汽车领域， 以我国为例， 像 小鹏、 蔚来、 比亚迪等新能源汽 车制造商蜂拥而至， 他们将共同撑起中 国新能源汽车发展的 旗帜。 电动汽车中的锂离 子电池正极材 料以磷酸铁锂与三元 材料为主。 [0003]如今， 高镍三元材料因其具有高超的能量密度以及功率密度将成为下一代高能量 密度动力电池正极材料的首选。 材料能量密度超过8 00wh/kg， 8系高镍三元材料有望帮助动 力电池系统能量密度超越200wh/kg。 在三元正极材料中， 人们往往忽略了Co的重要性而一 味地想要降低Co含量盲目提升Ni含量以达到能量密度/成本的最大化， 从而导致8系高镍正 极材料的循环稳定性下降。 发明内容 [0004]本发明的目的是坚持以富钴的高镍三元材料出发， 提出一个用核壳结构来应对富 钴高镍三元 材料不足的发明。 [0005]本发明的目的采用以下技 术方案来实现： [0006]一种单晶核壳结构高镍富钴正极材 料的合成方法， 包括以下步骤： [0007]步骤(1)、 制备核结构： [0008]以聚乙二醇的水溶液作为溶剂、 尿素作为沉淀剂， 加入至以Ni0.82Co0.12Mn0.06CO3中 金属元素 的化学计量比配置的第一金属盐溶液中， 然后转移到水热反应釜内反应， 即得到 核‑Ni0.82Co0.12Mn0.06CO3； [0009]步骤(2)、 制备核壳结构的前驱体： [0010]将核‑Ni0.82Co0.12Mn0.06CO3加入至反应釜中作为共沉淀反应釜底液， 然后按照壳 ‑ Ni0.75Co0.15Mn0.1(OH)2中金属元素的化学计量比配置的第二金属盐溶液进料， 经过共沉淀反 应、 陈化、 抽滤、 洗涤、 干燥后， 得到具有核壳结构的 前驱体Ni0.8Co0.13Mn0.07(CO3)x((OH)2)1‑x。 [0011]步骤(3)、 将得到的具有核壳结构的前驱体Ni0.8Co0.13Mn0.07(CO3)x((OH)2)1‑x混锂 后转移到马弗炉中， 升温进 行烧结处理， 之后冷却到 室温， 得到单晶核壳结构的高镍富钴材 料LiNi0.8Co0.13Mn0.07O2。 [0012]优选地， 所述步骤(1)中， 第一金属盐包括钴盐、 镍盐和锰盐， 第一金属盐溶液的浓 度为0.2～0.5mol/L。 [0013]优选地， 所述步骤(1)中， 第一金属盐为硫酸盐、 硝酸盐、 氯化物、 醋酸盐中的至少 一种。 [0014]优选地， 所述步骤(1)中， 聚乙二醇为聚乙二醇200、 聚乙二醇400、 聚乙二醇600中说　明　书 1/5 页 3 CN 114349071 A 3