融合型单晶三元正极材料及其制备方法和应用与流程

1.本技术涉及锂离子二次电池技术领域，特别是涉及一种融合型单晶三元正极材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.锂离子电池作为一种高性能的电化学储能设备，广泛应用于新能源汽车、消费类电子和电网储能等领域。三元正极材料具有能量密度高、循环性能好和成本低等优点，被视为最有应用潜力的锂离子电池的正极材料之一。
3.然而传统方法制备的单晶三元正极材料由于一次单晶颗粒粒径小，数量多，会产生大量一次颗粒间的晶界，这些晶界的特点是单一晶界面积小、取向角度各不相同。在充放电过程中，层状三元正极材料脱嵌锂会导致晶胞体积变化，这种变化具有各相异性，其中c轴方向变化明显大于a轴方向，晶界处的层状材料遭受的应力具有特定方向。因此，由于传统方法制备的单晶三元正极材料不同一次颗粒的取向角度不同，应力方向不同，导致晶界处应力不均，容易破碎，降低了单晶三元正极材料的电化学循环稳定性。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种融合型单晶三元正极材料及其制备方法和应用，以提升单晶三元正极材料的循环性能和倍率性能。
5.本技术的第一方面提供一种融合型单晶三元正极材料，所述融合型单晶三元正极材料包括化学式为liwni
x
coymn
zmp
o2的材料，其中，1≤w《1.05，0.5≤x《1，0《y≤0.5，0《z≤0.5，0≤p≤0.03，x+y+z+p＝1，m为掺杂元素，m包括zr、ti、mg、al、nb、co、b、w、la和y中的一种或多种，所述融合型单晶三元正极材料的颗粒形貌包括由一次颗粒融合形成的二次团聚体。
6.在一些实施方式中，所述融合型单晶三元正极材料的比表面积为0.3m2/g～2m2/g。
7.在一些实施方式中，所述融合型单晶三元正极材料的一次颗粒的平均粒径为0.5μm～5μm。
8.本技术的第二方面提供一种本技术第一方面所述的融合型单晶三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：
9.提供正极材料前驱体，所述正极材料前驱体包括化学式为niacobmnc(oh)2的材料，其中，0.5≤a《1，0《b≤0.5，0《c≤0.5，a+b+c＝1；
10.将正极材料前驱体、锂源、添加剂和掺杂剂混合，所述添加剂包括碱金属氯化物，所述碱金属氯化物包括licl、nacl、kcl、rbcl和cscl中的一种或多种，所述掺杂剂包括zr、ti、mg、al、nb、co、b、w、la、y的氧化物和氢氧化物中的一种或多种；
11.将混合得到的物料依次进行第一烧结处理、水洗处理和第二烧结处理，所述第一烧结处理的烧结温度大于或等于所述第二烧结处理的烧结温度。
12.在一些实施方式中，所述正极材料前驱体的平均粒径为1μm～4μm。
13.在一些优选的实施方式中，所述正极材料前驱体的平均粒径为2μm～3μm。
14.在一些实施方式中，所述锂源包括lioh、lioh
·
h2o、ch3cooli和lino3中的一种或多种。
15.在一些实施方式中，所述锂源与所述正极材料前驱体的摩尔比为m，其中，1≤m＜1.05。
16.在一些实施方式中，所述添加剂与所述正极材料前驱体的摩尔比为n，其中，0＜n＜5。
17.在一些实施方式中，所述掺杂剂与所述正极材料前驱体的摩尔比为(0～0.01)：1。
18.在一些实施方式中，所述第一烧结处理的工艺条件包括：烧结温度600℃～1000℃，保温时间2h～20h。
19.在一些实施方式中，所述第二烧结处理的工艺条件包括：烧结温度600℃～800℃，保温时间2h～15h。
20.本技术的第三方面提供一种正极片，包括本技术第一方面所述的融合型单晶三元正极材料或本技术第二方面所述的制备方法制得的融合型单晶三元正极材料。
21.本技术的第四方面提供一种二次电池，包括本技术第三方面所述的正极片。
22.本技术的第五方面提供一种用电装置，包括本技术第四方面所述的二次电池。
23.与传统技术相比，上述融合型单晶三元正极材料及其制备方法和应用至少具有如下优点：
24.上述融合型单晶三元正极材料的颗粒形貌包括由一次颗粒融合成的二次团聚体，其晶界具有单一面积大，取向少的优点，能够降低晶界处的应力不均，使得该单晶三元正极材料不易破碎，从而能够提升单晶三元材料的循环性能和倍率性能。
附图说明
25.图1为本技术实施例1制备的融合型单晶三元正极材料的sem图。
26.图2为本技术实施例2制备的融合型单晶三元正极材料的sem图。
27.图3为本技术实施例3制备的融合型单晶三元正极材料的sem图。
28.图4为本技术对比例1制备的多晶三元正极材料的sem图。
29.图5为本技术对比例2制备的单晶三元正极材料的sem图。
30.图6为本技术对比例3制备的单晶三元正极材料的sem图。
31.图7为本技术实施例2和对比例2组装的电池的循环性能对比图。
具体实施方式
32.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
33.在本技术的说明中，除非另有定义，未明确说明的专业术语、专业用词均与本领域技术人员通常理解的含义相同，且为本领域技术人员的公知常识，未明确说明的方法均为本领域技术人员公知的常规方法。本技术中术语“多种”的含义是至少两种，例如两种，三种
等，除非另有明确具体的限定。
34.本技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外，所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。因此，除非有相反的说明，否则本技术说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至4(即1～4)包括1、1.2、1.5、1.8、2、2.3、2.5、2.7、3、3.4、3.75和4等等。
35.本技术一实施方式提供一种融合型单晶三元正极材料，该融合型单晶三元正极材料包括化学式为liwni
x
coymn
zmp
o2的材料，其中，1≤w《1.05，0.5≤x《1，0《y≤0.5，0《z≤0.5，0≤p≤0.03，x+y+z+p＝1，m为掺杂元素，m包括zr、ti、mg、al、nb、co、b、w、la和y中的一种或多种，所述融合型单晶三元正极材料的颗粒形貌包括由一次颗粒融合形成的二次团聚体。
36.上述融合型单晶三元正极材料的颗粒形貌包括由一次颗粒融合成的二次团聚体，该二次团聚体的晶界具有单一面积大，取向少的优点，能够降低晶界处的应力不均，使得该单晶三元正极材料不易破碎，从而能够提升单晶三元材料的循环性能和倍率性能。可理解，w例如可以是1、1.01、1.02、1.03或1.04等，x可以包括但不限于：0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95等；y例如可以是0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等；z例如可以是0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等；p例如可以是0、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.02或0.03等。
37.在一些实施方式中，融合型单晶三元正极材料的比表面积为0.3m2/g～2m2/g。上述融合型单晶三元正极材料的比表面积较小，能够有效减少界面发生副反应，提升单晶三元正极材料的稳定性，从而能够进一步提升其循环稳定性和倍率性能。可理解，上述融合型单晶三元正极材料的比表面积可以包括但不限于：0.3m2/g、0.511m2/g、0.581m2/g、0.584m2/g、0.759m2/g、0.786m2/g、0.8m2/g、1m2/g、1.5m2/g或2m2/g。在一些可选的实施方式中，融合型单晶三元正极材料的比表面积为0.511m2/g～0.786m2/g。
38.在一些实施方式中，融合型单晶三元正极材料的一次颗粒的平均粒径为0.5μm～5μm。上述融合型单晶三元正极材料的一次颗粒的平均粒径较小，因此，上述融合型单晶三元正极材料的倍率性能较为优异。
39.本技术另一实施方式提供一种上述融合型单晶三元正极材料的制备方法，包括如下步骤：
40.提供正极材料前驱体，正极材料前驱体包括化学式为niacobmnc(oh)2的材料，其中，0.5≤a《1，0《b≤0.5，0《c≤0.5，a+b+c＝1；
41.将正极材料前驱体、锂源、添加剂和掺杂剂混合，添加剂包括碱金属氯化物，碱金属氯化物包括licl、nacl、kcl、rbcl和cscl中的一种或多种，掺杂剂包括zr、ti、mg、al、nb、co、b、w、la、y的氧化物和氢氧化物中的一种或多种；
42.将混合得到的物料依次进行第一烧结处理、水洗处理和第二烧结处理，第一烧结处理的烧结温度大于或等于第二烧结处理的烧结温度。
43.上述制备方法中含碱金属氯化物的添加剂可与锂源形成共熔物，加速嵌锂动力
学，促进一次颗粒长大，一次颗粒融合可以形成二次团聚体，该二次团聚体的晶界具有单一面积大，取向少的优点，能够降低晶界处的应力不均，使得该方法制备的融合型单晶三元正极材料不易破碎，并且具有一次颗粒少、晶界稳定的特征，从而能够有效提升电化学稳定性，提升循环性能和倍率性能。上述添加剂在水洗步骤中可以基本去除。可理解，a可以包括但不限于：0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9或0.95等；b例如可以是0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等；c例如可以是0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45或0.5等。掺杂剂可以包括zr、ti、mg、al、nb、co、b、w、la、y中至少一种元素的氧化物和/或氢氧化物，例如：掺杂剂可以是zr的氧化物和/或氢氧化物、ti的氧化物和/或氢氧化物、mg的氧化物和/或氢氧化物、al的氧化物和/或氢氧化物、nb的氧化物和/或氢氧化物、co的氧化物和/或氢氧化物、b的氧化物和/或氢氧化物、w的氧化物和/或氢氧化物、la的氧化物和/或氢氧化物以及y的氧化物和/或氢氧化物中的一种或多种。
44.在一些实施方式中，正极材料前驱体的平均粒径为1μm～4μm。上述正极材料前驱体的平均粒径较小，体积也较小，因此反应界面更大，烧结过程中可进一步促进一次颗粒生长，界面处可沉积溶解过渡金属增大尺寸，一次颗粒之间能发生相互融合形成更大的一次颗粒或晶界，利用该方法制备的融合型单晶三元正极材料具有一次颗粒少、晶界稳定的特征，可进一步提升其电化学稳定性。在一些优选的实施方式中，正极材料前驱体的平均粒径为2μm～3μm。
45.在一些实施方式中，锂源包括lioh、lioh
·
h2o、ch3cooli和lino3中的一种或多种。
46.在一些实施方式中，锂源与正极材料前驱体的摩尔比为m，其中，1≤m＜1.05。可理解，m可以包括但不限于是1、1.01、1.02、1.03或1.04等。
47.在一些实施方式中，添加剂与正极材料前驱体的摩尔比为n，其中，0＜n＜5。可理解，n可以包括但不限于是0.1、0.3、0.5、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.2、2.4、2.6、2.8、3、3.5、4或4.5等。
48.在一些实施方式中，掺杂剂与正极材料前驱体的摩尔比为(0～0.01)：1。可理解，掺杂剂与正极材料前驱体的摩尔比例如可以是0：1、0.001：1、0.002：1、0.003：1、0.004：1、0.005：1、0.006：1、0.007：1、0.008：1、0.009：1或0.01：1等。当掺杂剂与正极材料前驱体的摩尔比为0：1时，也即正极材料前驱体、锂源、添加剂和掺杂剂混合的步骤中不加入掺杂剂。
49.在一些实施方式中，第一烧结处理的工艺条件包括：烧结温度600℃～1000℃，保温时间2h～20h。可理解，第一烧结处理的烧结温度例如可以是600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃等，第一烧结处理的保温时间例如可以是2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h或20h等。上述第一烧结处理可以在含氧气的气氛中进行。
50.在一些实施方式中，第二烧结处理的工艺条件包括：烧结温度600℃～800℃，保温时间2h～15h。可理解，第二烧结处理的烧结温度例如可以是600℃、650℃、700℃、750℃或800℃等，第二烧结处理的保温时间例如可以是2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h或15h等。上述第二烧结处理可以在含氧气的气氛中进行。
51.本技术再一实施方式提供一种正极片，包括上述融合型单晶三元正极材料或上述制备方法制得的融合型单晶三元正极材料。上述正极片包含正极集流体和活性物质层，上述活性物质层位于正极集流体的至少一个表面，该活性物质层中的正极材料包括上述融合型单晶三元正极材料或上述制备方法制得的融合型单晶三元正极材料。
52.本技术再一实施方式还提供一种二次电池，包括上述正极片。上述二次电池例如可以包括上述正极片、负极片、电解液和隔膜。隔膜设置在正极片和负极片之间，主要起到防止正负极短路的作用，同时可以使离子通过。电解液在正极片和负极片之间起到传导离子的作用。在二次电池充放电过程中，锂离子在正极片和负极片之间往返嵌入和脱出。本技术对负极片、电解液和隔膜没有特别的限制，采用本技术领域常用的制备方法制得的负极片、电解液和隔膜，或者使用本领域常用的负极片、电解液和隔膜均可。
53.本技术再一实施方式还提供一种用电装置，包括上述二次电池。上述用电装置可以包括任何以二次电池为驱动源的设备或装置，例如手机、笔记本电脑、电动车辆、船舶、卫星、储能设备、智能家电产品等，但不限于此。
54.为了进一步说明本技术，以下结合具体的实施例和对比例对本技术的技术方案进行详细描述。
55.实施例1
56.本实施例提供了一种融合型单晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
57.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)、licl(21.2g,0.5mol)和平均粒径为3μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
58.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至950℃，保温15h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
59.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到融合型单晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
60.实施例2
61.本实施例提供了一种融合型单晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
62.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)、nacl(29.2g,0.5mol)和平均粒径为3μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
63.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至950℃，恒温15h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
64.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到融合型单晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
65.实施例3
66.本实施例提供了一种融合型单晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
67.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)、kcl(37.3g,0.5mol)和平均粒径为3μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
68.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至950℃，恒温15h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
69.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃
以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到融合型单晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
70.实施例4
71.本实施例提供了一种融合型单晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
72.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)、licl(21.2g,0.5mol)和平均粒径为4μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
73.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至950℃，保温15h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
74.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到融合型单晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
75.实施例5
76.本实施例提供了一种融合型单晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
77.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)、licl(21.2g,0.5mol)和平均粒径为1μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
78.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至950℃，保温15h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
79.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到融合型单晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
80.对比例1
81.本对比例提供了一种多晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
82.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)和平均粒径为3μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
83.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至930℃，恒温10h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
84.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到多晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
85.对比例2
86.本对比例提供了一种单晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
87.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)、na2so4(71.0g,0.5mol)和平均粒径为3μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
88.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至950℃，恒温15h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
89.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃
以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到单晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
90.对比例3
91.本对比例提供了一种单晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
92.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)、nacl(29.2g,0.5mol)和平均粒径为8μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
93.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至950℃，恒温15h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
94.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到单晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
95.对比例4
96.本对比例提供了一种多晶三元正极材料，其制备方法包括如下步骤：
97.取lioh
·
h2o(444.7g,10.6mol)和平均粒径为3μm的ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体(916.0g,10.0mol)加入到v型混料机中混合3h；
98.将得到的混合物料转移到匣钵中，在氧气气氛下以5℃/min升温速率加热至950℃，恒温15h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温；
99.对烧结后的物料进行破碎，将破碎后的物料用去离子水洗涤一次，于120℃真空干燥3h，然后以10℃/min的升温速率，加热至700℃，保温6h，以3℃/min降温速率降温至200℃以下，之后自然冷却至室温，过325目筛网，得到多晶三元正极材料lini
0.6
co
0.1
mn
0.3
o2。
100.利用icp-aes测试各实施例和各对比例制备的三元正极材料的组分；使用bet测试仪，采用氮气低温吸附法测定各实施例和各对比例制备的三元正极材料的比表面积；使用sem测定各实施例和各对比例制备的三元正极材料，然后对sem图片中的三元正极材料的一次颗粒的粒径进行统计，计算得到一次颗粒的平均粒径。比表面积和一次颗粒的平均粒径的测试结果如表1所示。
101.将各实施例和各对比例制得的三元正极材料、导电碳黑和聚偏氟乙稀(pvdf)以90：5：5的质量比在n-甲基吡咯烷酮(nmp)中混合，之后涂覆在铝箔上，得到极片，将其在80℃鼓风烘箱烘干后，放入120℃真空烘箱干燥过夜。将干燥好的极片作为电池正极，锂金属作为电池负极，并与隔膜和电解液组装成2032电池进行电化学测试。隔膜选用单层聚乙烯膜，电解液选用1mlipf6/ec+emc，ec和emc的体积比为3：7，其中，lipf6在ec和emc溶剂中的浓度为1m，ec为碳酸乙烯酯，emc为碳酸甲基乙基酯。
102.利用恒电流充放电测试仪对组装的电池进行测试，首次充放电的测试条件：45℃，2.8～4.5v vs li
+
/li，以0.1c充电/0.1c放电的倍率进行测试；循环性能的测试条件：45℃，2.8～4.5v vs li
+
/li，以0.5c充电/1c放电的倍率循环100周，计算100周循环的容量保持率；倍率性能的测试条件：30℃，2.8～4.5v vs li
+
/li，以0.2c充电/5c放电的倍率进行测试。
103.表1
[0104][0105]
实施例4～5制备的融合型单晶三元正极材料的sem图与图2～3近似。由图1～7和表1可以看出，实施例1～5制备的融合型单晶三元正极材料具有较大的一次颗粒，且晶界数量少，对比例1制备的多晶三元正极材料具有无规取向的小尺寸的一次颗粒，且晶界数量多，实施例1～5制备的融合型单晶三元正极材料的100周循环容量保持率显著较高。说明实施例1～5制备的融合型单晶三元正极材料在5c放电容量保持率与对比例1的多晶三元正极材料相差不大的情况下，能够显著提升循环性能。
[0106]
对比例4制备的多晶三元正极材料与实施例1～3制备的融合型单晶三元正极材料的区别在于：对比例4的制备方法中未添加碱金属氯化物licl、nacl或kcl。由表1可以看出，与对比例1和对比例4制备的多晶三元正极材料相比，实施例1～3制备的融合型单晶三元正极材料的循环性能和倍率性能更好，说明碱金属氯化物licl、nacl或kcl等可以促进一次颗粒融合形成二次团聚体，进而提升融合型单晶三元正极材料的循环性能和倍率性能。
[0107]
对比例2与实施例2的区别在于：对比例2制备单晶三元正极材料时加入na2so4，实施例2制备融合型单晶三元正极材料时加入nacl。结合图2和图5可知，对比例2制备的单晶三元正极材料颗粒为一次颗粒，其中没有一次颗粒融合形成的团聚体，并且实施例2的循环性能和倍率性能明显优于对比例2，说明与na2so4相比，nacl可以促进一次颗粒融合形成二次团聚体，进而提升单晶三元正极材料的循环性能和倍率性能。
[0108]
对比例3和实施例2的区别在于：对比例3中ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体的平均粒径为8μm，实施例2中ni
0.6
co
0.1
mn
0.3
(oh)2前驱体的平均粒径为3μm。结合图2和图6可知，当前驱体的平均粒径较大时，生成的单晶三元正极材料的粒径大小不均，并且其中没有一次颗粒形成的二次团聚体，说明前驱体的平均粒径过大会影响单晶三元正极材料的形貌，使得单晶三元正极材料的循环性能和倍率性能较差。
[0109]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0110]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种融合型单晶三元正极材料，其特征在于，所述融合型单晶三元正极材料包括化学式为li
w
ni
x
co
y
mn
z
m
p
o2的材料，其中，1≤w<1.05，0.5≤x<1，0<y≤0.5，0<z≤0.5，0≤p≤0.03，x+y+z+p＝1，m为掺杂元素，m包括zr、ti、mg、al、nb、co、b、w、la和y中的一种或多种，所述融合型单晶三元正极材料的颗粒形貌包括由一次颗粒融合形成的二次团聚体。2.根据权利要求1所述的融合型单晶三元正极材料，其特征在于，所述融合型单晶三元正极材料具备如下特征(1)～(2)中的至少一个：(1)所述融合型单晶三元正极材料的比表面积为0.3m2/g～2m2/g；(2)所述融合型单晶三元正极材料的一次颗粒的平均粒径为0.5μm～5μm。3.根据权利要求1～2任一项所述的融合型单晶三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供正极材料前驱体，所述正极材料前驱体包括化学式为ni
a
co
b
mn
c
(oh)2的材料，其中，0.5≤a<1，0<b≤0.5，0<c≤0.5，a+b+c＝1；将正极材料前驱体、锂源、添加剂和掺杂剂混合，所述添加剂包括碱金属氯化物，所述碱金属氯化物包括licl、nacl、kcl、rbcl和cscl中的一种或多种，所述掺杂剂包括zr、ti、mg、al、nb、co、b、w、la、y的氧化物和氢氧化物中的一种或多种；将混合得到的物料依次进行第一烧结处理、水洗处理和第二烧结处理，所述第一烧结处理的烧结温度大于或等于所述第二烧结处理的烧结温度。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下条件(1)～(5)中的至少一个：(1)所述正极材料前驱体的平均粒径为1μm～4μm；(2)所述正极材料前驱体的平均粒径为2μm～3μm；(3)所述锂源包括lioh、lioh
·
h2o、ch3cooli和lino3中的一种或多种；(4)所述锂源与所述正极材料前驱体的摩尔比为m，其中，1≤m＜1.05(5)所述添加剂与所述正极材料前驱体的摩尔比为n，其中，0＜n＜5。5.根据权利要求3～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂与所述正极材料前驱体的摩尔比为(0～0.01)：1。6.根据权利要求3～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一烧结处理的工艺条件包括：烧结温度600℃～1000℃，保温时间2h～20h。7.根据权利要求3～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二烧结处理的工艺条件包括：烧结温度600℃～800℃，保温时间2h～15h。8.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1～2任一项所述的融合型单晶三元正极材料或权利要求3～7任一项所述的制备方法制得的融合型单晶三元正极材料。9.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求8所述的正极片。10.一种用电装置，其特征在于，包括权利要求9所述的二次电池。

技术总结
本申请涉及一种融合型单晶三元正极材料及其制备方法和应用，属于锂离子二次电池技术领域。该融合型单晶三元正极材料包括化学式Li


技术研发人员：钱冠男 郝雪蓉 吕菲 徐宁 吴孟涛 陈要忠
受保护的技术使用者：天津巴莫科技有限责任公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/22