一种单晶三元正极材料及其制造方法、一种锂离子电池与流程

1.本发明涉及电池领域，特别涉及一种单晶三元正极材料及其制造方法、一种锂离子电池。


背景技术：

2.随着社会的发展，对能源需求的不断增加以及能源的持续消耗都在促使对可再生能源的研究。在可再生能源中，锂离子电池由于具有体积/质量能量密度高、无记忆效应、安全和环保等优势被广泛应用于电动汽车、电子设备和储能等领域。在锂离子电池各个部件组成中，正极材料发挥了至关重要的作用。
3.近年来，三元正极材料因其放电比容量高、能量密度高和成本低而受到业界广泛关注。目前，为提升正极材料能量密度，提出了两种方法，一种是提高材料克容量，对应高镍化路线，另一种是提升材料电压，对应单晶化路线，即形成单晶三元正极材料。
4.但是当前存在单晶三元材料的合成温度高和单晶颗粒尺寸较大等缺点，进而影响正极材料在锂离子电池中的传输性能和电化学性能。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种单晶三元正极材料及其制造方法、一种锂离子电池，能够制造得到传输性能和电化学性能都较好的单晶三元正极材料。
6.为实现上述目的，本技术有如下技术方案：
7.本技术实施例提供了一种单晶三元正极材料的制造方法，包括：
8.将三元前驱体、锂盐和第一添加剂混合均匀进行一次烧结，得到一次烧结产物，所述第一添加剂至少包括第一目标离子m；
9.将所述一次烧结产物进行粉碎处理，得到粉碎产物，所述粉碎产物的粒度分布参数和所述三元前驱体的粒度分布参数具有重合部分；
10.将所述粉碎产物和所述第二添加剂混合均匀进行二次烧结，得到二次烧结产物，所述第二添加剂至少包括第二目标离子n；
11.将所述二次烧结产物和包覆剂混合均匀进行三次烧结，得到单晶三元正极材料，所述第一目标离子m和所述第二目标离子n用于降低所述单晶三元正极材料的形成温度，所述单晶三元正极材料的粒度分布参数满足目标阈值范围。
12.可选地，所述将所述一次烧结产物进行粉碎处理，得到粉碎产物包括：
13.将所述一次烧结产物进行第一处理，经过所述第一处理的所述一次烧结产物的粒度分布参数和所述三元前驱体的粒度分布参数没有重合部分；
14.将经过所述第一处理的所述一次烧结产物进行第二处理，经过所述第二处理的所述一次烧结产物的粒度分布参数和所述三元前驱体的粒度分布参数具有重合部分。
15.可选地，所述粒度分布参数至少包括粒度值和径距，所述粒度值包括d
50
和d
100
，径距包括k
90
；
16.所述三元前驱体的粒度分布参数为3μm≤d
50
≤6μm，5μm≤d
100
≤9μm，0.5≤k
90
≤1.0；
17.所述粉碎产物的粒度分布参数为3.0μm≤d
50
≤4.5μm，7.0μm≤d
100
≤12.0μm，0.70≤k
90
≤1.00。
18.可选地，所述粒度分布参数至少包括团聚率s
p
，所述单晶三元正极材料的第一团聚率的目标阈值范围和所述粉碎产物的第二团聚率的阈值范围具有重合部分。
19.可选地，所述单晶三元正极材料的粒度分布参数的目标阈值范围为3.0μm≤d
50
≤5.0μm，7.0μm≤d
100
≤15.0μm，0.60≤k
90
≤1.20，2.0≤s
p
≤3.0。
20.可选地，所述第一目标离子m为mg
2+
、al
3+
、zr
4+
、ti
4+
、y
3+
、sr
2+
、b
3+
、nb
5+
、w
6+
和mo
6+
中的一种或多种。
21.可选地，所述第二目标离子n为co
2+
、y
3+
、w
6+
、mg
2+
、al
3+
、zr
4+
、ti
4+
、nb
5+
、sr
2+
和b
3+
中的一种或多种。
22.本技术实施例提供一种单晶三元正极材料，所述单晶三元正极材料包括基体和包覆层，所述基体至少包括第一目标离子m和第二目标离子n；
23.所述第一目标离子m和所述第二目标离子n用于降低所述单晶三元正极材料的形成温度；所述单晶三元正极材料的粒度分布参数满足目标阈值范围。
24.可选地，所述单晶三元正极材料的粒度分布参数的目标阈值范围为3.0μm≤d
50
≤5.0μm，7.0μm≤d
100
≤15.0μm，0.60≤k
90
≤1.20，2.0≤s
p
≤3.0。
25.本技术实施例提供一种锂离子电池，所述锂离子电池至少包括上述实施例任意一项所述的单晶三元正极材料。
26.本技术实施例提供了一种单晶三元正极材料的制造方法，包括：将三元前驱体、锂盐和第一添加剂混合均匀进行一次烧结，得到一次烧结产物，第一添加剂至少包括第一目标离子m，即利用第一目标离子m辅助进行烧结，将一次烧结产物进行粉碎处理，得到粉碎产物，粉碎产物的粒度分布参数和三元前驱体的粒度分布参数具有重合部分，即通过利用粉碎处理实现对于后续要形成的单晶三元正极材料的粒度分布进行控制，避免形成的单晶三元正极材料过于团聚，提高单晶三元正极材料的分散性，将粉碎产物和第二添加剂混合均匀进行二次烧结，得到二次烧结产物，第二添加剂至少包括第二目标离子n，即继续利用第二目标离子n辅助进行烧结，将二次烧结产物和包覆剂混合均匀进行三次焙烧，得到单晶三元正极材料，单晶三元正极材料的粒度分布参数满足目标阈值范围，其中，在烧结过程中，第一目标离子m和第二目标离子n可以用于降低单晶三元正极材料的形成温度，能够在较低温度下就形成单晶化的正极材料，降低单晶三元正极材料的制造成本，由此可见，本技术通过在烧结过程中添加第一目标离子m和第二目标离子n，以及利用粉碎处理，以在更低温度下形成分散性较高，团聚率较低，尺寸较为均一的粒度分布参数满足目标阈值范围的单晶三元正极材料。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
这些附图获得其它的附图。
28.图1示出了本技术实施例提供的一种单晶三元正极材料的制造方法的流程示意图；
29.图2示出了本技术实施例提供的一种正极材料的形貌示意图。
具体实施方式
30.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。
31.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，但是本技术还可以采用其它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推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
32.随着社会的发展，对能源需求的不断增加以及能源的持续消耗都在促使对可再生能源的研究。在可再生能源中，锂离子电池由于具有体积/质量能量密度高、无记忆效应、安全和环保等优势被广泛应用于电动汽车、电子设备和储能等领域。在锂离子电池各个部件组成中，正极材料发挥了至关重要的作用。
33.近年来，三元正极材料因其放电比容量高、能量密度高和成本低而受到业界广泛关注。目前，为提升正极材料能量密度，提出了两种方法，一种是提高材料克容量，对应高镍化路线，另一种是提升材料电压，对应单晶化路线，即形成单晶三元正极材料。
34.目前三烧工艺因其独特优势，已成为单晶材料生产的常规路线之一。一烧采用短时高温预烧结的方式来控制一次颗粒的形貌，目标是使第一阶段可满足不相互团聚，且在第二阶段易融合为单晶，二烧优化形貌，将第一阶段表面残留锂更加充分的进入晶格，减少表面残锂，减轻表面副反应，降低电池的胀气，增加电池安全性能。表面包覆后的三烧可进一步解决材料表面残留锂。经过第一阶段与第二阶段的结合，得到形貌匀称、规则整齐、均匀独立、黏连性不强的更容易单晶化的一次颗粒。
35.传统三烧工艺主要为以下两种：
36.一烧温度低，烧结后的多晶材料分散性好，但因接收能量不够，二烧时较低温度下，不足以使前驱体与锂盐及掺杂剂烧结制为单晶，只能制得类单晶或多晶。当提供更高温度用于材料单晶化时，更容易生长为易于团聚且大小不均一的颗粒材料。
37.一烧温度高，可直接形成单晶或类单晶正极材料，但团聚严重，即使增加一道破碎粉碎工艺，也无法很好分散。二烧时，由于一烧温度较高，单晶形貌已经形成，且锂源渗透已较为均匀，故温度不需太高，但粉碎后材料分散性不佳，材料均一性不好，径距k
90
较大，且部分情况下会出现粒度值d
max
异常。
38.也就是说，当前存在单晶三元材料的合成温度高和单晶颗粒尺寸较大等缺点，进而影响正极材料的在锂离子电池中的传输性能和电化学性能。
39.基于此，本技术实施例提供了一种单晶三元正极材料的制造方法，包括：将三元前驱体、锂盐和第一添加剂混合均匀进行一次烧结，得到一次烧结产物，第一添加剂至少包括第一目标离子m，即利用第一目标离子m辅助进行烧结，将一次烧结产物进行粉碎处理，得到粉碎产物，粉碎产物的粒度分布参数和三元前驱体的粒度分布参数具有重合部分，即通过利用粉碎处理实现对于后续要形成的单晶三元正极材料的粒度分布进行控制，避免形成的
单晶三元正极材料过于团聚，提高单晶三元正极材料的分散性，将粉碎产物和第二添加剂混合均匀进行二次烧结，得到二次烧结产物，第二添加剂至少包括第二目标离子n，即继续利用第二目标离子n辅助进行烧结，将二次烧结产物和包覆剂混合均匀进行三次焙烧，得到单晶三元正极材料，单晶三元正极材料的粒度分布参数满足目标阈值范围，其中，在烧结过程中，第一目标离子m和第二目标离子n可以用于降低单晶三元正极材料的形成温度，能够在较低温度下就形成单晶化的正极材料，降低单晶三元正极材料的制造成本，由此可见，本技术通过在烧结过程中添加第一目标离子m和第二目标离子n，以及利用粉碎处理，以在更低温度下形成分散性较高，团聚率较低，尺寸较为均一的粒度分布参数满足目标阈值范围的单晶三元正极材料。
40.为了更好地理解本技术的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
41.参考图1所示，为本技术实施例提供的一种单晶三元正极材料的制造方法的流程图，该方法包括以下步骤：
42.s101，将三元前驱体、锂盐和第一添加剂混合均匀进行一次烧结，得到一次烧结产物。
43.在本技术的实施例中，可以获取到三元前驱体、锂盐和第一添加剂，其中，第一添加剂至少包括第一目标离子m，将获取得到的三元前驱体、锂盐和第一添加剂混合均匀进行一次烧结，得到一次烧结产物。
44.在本技术的实施例中，在进行一次烧结时利用第一添加剂引入了第一目标离子m，第一目标离子m可以是具有助熔性质或者具有晶格强化性质的离子，第一目标离子m在与锂的氧化烧结反应中形成低熔点促熔化合物，减小晶体形成的热应力，促进晶界移动，使晶体生长更均匀、完整，更易形成单晶。具有助熔性质的第一目标离子m的加入，使其在较低的温度下即可形成单晶化的一次颗粒，提高单晶三元正极材料的稳定性。
45.具体的，第一目标离子m可以为mg
2+
、al
3+
、zr
4+
、ti
4+
、y
3+
、sr
2+
、b
3+
、nb
5+
、w
6+
和mo
6+
中的一种或多种。
46.在实际应用中，三元前驱体的化学分子式可以为ni
x
coymnz(oh)2，其中，0.60≤x≤1.0，0≤y≤0.30，0≤z≤0.30，x+y+z+b＝1。锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂和硝酸锂中的任意一种或多种。
47.在本技术的实施例中，在进行一次烧结时的条件为在氧气气氛下进行，升温速率1～5℃/min，烧结温度300～1000℃，保温时间2～20h，具体可以放置在箱式炉中进行烧结。
48.在本技术的实施例中，可以利用粒度分布参数描述三元前驱体的结晶状态，粒度分布参数至少包括粒度值、径距和团聚率s
p
，粒度值包括d
10
、d
50
、d
90
和d
100
，径距包括k
90
，其中，其中d
50
表示粒度累积分布曲线中累积量为50％时对应的粒度值，可视为材料的平均粒径。材料粒度分布的宽窄可由径距k
90
表示，k
90
＝(d
90-d
10
)/d
50
，其中，k
90
越大，材料粒度分布越宽。团聚率s
p
＝d
100
/d
50
，团聚率s
p
越大，则代表材料的聚集性越大。
49.在实际应用中，三元前驱体的粒度分布参数为3μm≤d
50
≤6μm，5μm≤d
100
≤9μm，0.5≤k
90
≤1.0。
50.在本技术的实施例中，通过控制一次烧结的条件，例如调节和改善烧结温度，使得一次烧结后形成的一次烧结产物的形貌为类单晶。
51.s102，将一次烧结产物进行粉碎处理，得到粉碎产物。
52.在本技术的实施例中，在进行一次烧结之后，可以将一次烧结产物进行粉碎处理，得到粉碎产物，粉碎产物的粒度分布参数和三元前驱体的粒度分布参数具有重合部分，也就是说，可以利用粉碎处理最大程度的解除一次烧结产物的团聚性，使得粉碎产物的粒度和径距尽可能和三元前驱体接近，得到具有较好分散性的粉碎产物，在进行粉碎处理时，可以控制粉碎强度，能够避免单晶颗粒由于强烈破碎形成微粉，避免微粉影响电性能，同时使颗粒在融合为单晶前进行分散，避免传统方法容易出现的单晶簇拥生长难以控制、单晶尺寸不均一、单晶破碎所需强度大等问题。
53.在本技术的实施例中，粉碎产物的粒度分布参数为3.0μm≤d
50
≤4.5μm，7.0μm≤d
100
≤12.0μm，0.70≤k
90
≤1.00，2.0≤s
p
≤3.0，和三元前驱体的粒度分布参数相比较，具有较多重合部分，也就是说，经过粉碎处理后的粉碎产物的粒度及径距都和三元前驱体较为接近，进行粉碎处理能够降低团聚性，增加单晶三元正极材料的分散程度。
54.在本技术的实施例中，在一次烧结产物进行粉碎处理时，可以进行两次处理，即粉碎处理包括第一处理和第二处理，即利用两次处理极大程度的缓解一次烧结产物的团聚性。
55.在本技术的实施例中，将一次烧结产物进行第一处理，经过第一处理的一次烧结产物的粒度分布参数和三元前驱体的粒度分布参数没有重合部分，而后将经过第一处理的一次烧结产物继续进行第二处理，经过第二处理的一次烧结产物的粒度分布参数和三元前驱体的粒度分布参数具有重合部分。
56.具体的，进行第一处理时可以采用颚式破碎机进行破碎，也可以使用橡胶锤进行破碎，进行第二处理时可以采用气流破碎，也可以采用机械破碎，还可以采用气流破碎和机械破碎共同进行粉碎处理。
57.具体的，经过第一处理的一次烧结产物的粒度分布参数和三元前驱体的粒度分布参数没有重合部分，具体的，经过第一处理的一次烧结产物的粒度分布参数可以为7.00μm≤d
50
≤11.00μm，60.00μm≤d
100
≤80.00μm，1.30≤k
90
≤2.00，4.0≤s
p
≤12.0。
58.s103，将粉碎产物和第二添加剂混合均匀进行二次烧结，得到二次烧结产物。
59.在本技术的实施例中，在得到分散性较高的粉碎产物之后，可以将粉碎产物和第二添加剂混合均匀进行二次烧结，得到二次烧结产物，其中，第二添加剂至少包括第二目标离子n。
60.在本技术的实施例中，在进行二次烧结时利用第二添加剂引入了第二目标离子n，第二目标离子n可以是具有助熔性质或者具有晶格强化性质的离子，第二目标离子n在与锂的氧化烧结反应中形成低熔点促熔化合物，减小晶体形成的热应力，促进晶界移动，使晶体生长更均匀、完整，更易形成单晶。具有助熔性质的第二目标离子n的加入，使其在较低的温度下即可形成单晶化的颗粒，提高单晶三元正极材料的稳定性。
61.具体的，第二目标离子n为co
2+
、y
3+
、w
6+
、mg
2+
、al
3+
、zr
4+
、ti
4+
、nb
5+
、sr
2+
和b
3+
中的一种或多种。
62.在本技术的实施例中，在进行二次烧结时的条件为在氧气气氛下进行，升温速率1～5℃/min，烧结温度800～1200℃，保温时间5～15h，具体可以放置在箱式炉中进行烧结。
63.在本技术的实施例中，二次烧结时只加入第二添加剂而未加入锂源，这样可防止
已分散的单晶材料因锂的助融作用而粘连在一起，不利于形貌控制。同时，通过选择有助于分散的第二添加剂，可维持颗粒较好的分散性。
64.在实际应用中，在二次烧结之后也可以对二次烧结产物进行额外的破碎处理或粉碎处理。
65.s104，将二次烧结产物和包覆剂混合均匀进行三次烧结，得到单晶三元正极材料。
66.在本技术的实施例中，在进行二次烧结得到二次烧结产物之后，可以将二次烧结产物和包覆剂混合均匀进行三次烧结，即进行热处理，得到单晶三元正极材料，这样经过和包覆剂的三次烧结可以减少晶格欠缺，稳定材料表面结构，提高最终形成的单晶三元正极材料的稳定性。
67.在本技术的实施例中，最终制造形成的单晶三元正极材料的粒度分布参数满足目标阈值范围，也就是说，满足目标阈值范围的单晶三元正极材料能够具有较好的电化学性能。具体的，包覆剂为包括al、w、ti、mg、zr、b、ba、v、mo、co、f、p和la中的一种或多种元素形成的化合物。
68.在本技术的实施例中，利用三次烧结制造得到的单晶三元正极材料的化学式为liani
x
coymnzmbnco2，1.00≤a≤1.15，0.50≤x≤1.0，0≤y≤0.30，0≤z≤0.30，x+y+z+b＝1。
69.在本技术的实施例中，在进行三次烧结时的条件为在氧气气氛下进行，升温速率0.5～5℃/min，烧结温度200～700℃，保温时间2～8h。
70.在本技术的实施例中，最终得到的单晶三元正极材料的第一团聚率的目标阈值范围和粉碎产物的第二团聚率的阈值范围具有重合部分，也就是说，经过二次烧结和三次烧结之后，对材料的分散性影响较小，能够最终形成形貌均一、分散性较好且粒度分布更窄的单晶三元正极材料。
71.具体的，单晶三元正极材料的粒度分布参数的目标阈值范围可以为3.00μm≤d
50
≤5.00μm，7.00μm≤d
100
≤15.00μm，0.60≤k
90
≤1.20，2.0≤s
p
≤3.0。
72.由此可见，针对当前在制造单晶三元正极材料时的颗粒团聚、分散性不好及颗粒均一性问题，本技术实施例通过精准控制一烧阶段、二烧阶段的烧结温度及掺杂离子的选择，控制所得正极材料粒度与径距，制备得到更窄粒度分布的单晶三元正极材料。通过优化烧结过程、掺杂离子及包覆体系可以减少晶格欠缺，稳定材料表面结构，从而在保证材料高容量，提升电池倍率性能以及循环稳定性和安全性，提升电池性能。
73.也就是说，参考图2所示，为本技术实施例提供的一种正极材料的形貌示意图，由图2可以看出，通过调整一次烧结温度，使烧结后的一烧形貌为类单晶，且略有团聚，可通过后续破碎处理以及轻缓粉碎处理极大程度地解其团聚，使其粒度及径距尽可能和三元前驱体接近，得到较好分散性的依次烧结产物。因破碎强度不大，可避免单晶颗粒强烈破碎带来的微粉影响电性能的负面效果，同时使颗粒在融合为单晶前进行分散。而后通过相对低温的二次烧结及包覆热处理，即得到形貌均一、分散性较好且粒度分布更窄的单晶三元正极材料。
74.下面通过调整烧结时引入的第一目标离子m和第二目标离子n以及烧结条件对本技术实施例提供的单晶三元正极材料的制造方法进行具体介绍：
75.第一种实施例为三元前驱体的化学式为ni
0.80
co
0.10
mn
0.10
(oh)2，d
50
＝3.96μm，d
100
＝8.68μm，k
90
＝0.84。将三元前驱体与氢氧化锂以及mgo按照n
(ni+co+mn)
：n
(li)
：n
(mg)
＝1:1.02:
0.002的比例混合，在高混机中混合均匀，将均匀混合物投入箱式炉进行烧结，升温速率为3℃/min，升温至750℃，保温6h，后取出降温进行破碎，将得到的烧结产物用橡胶锤砸成粉末状，直至过筛后测其粒度为d
50
≈7.82μm，d
100
≈71.83μm，k
90
≈1.53，s
p
≈9.19，将破碎产物使用机械破碎设备进一步行粉碎处理，得到粉碎产物，直至d
50
≈3.40μm，d
100
≈8.42μm，k
90
≈0.89，s
p
≈2.48，将得到的均一性与分散性较好的粉碎产物与co(oh)2混合，混合均匀后将其置于箱式炉进行烧结，升温速率为1.5℃/min，升温至950℃，保温10h，后取出降温进行粉碎，将得到的破碎产物与bao混合均匀，然后进行第三次烧结，升温速率为5℃/min，升温至600℃，保温2h，后降温取出过筛可得d
50
≈3.51μm，d
100
≈9.62μm，k
90
≈1.14，s
p
≈2.74的单晶三元正极材料li
1.02
(ni
0.80
co
0.10
mn
0.10
)
0.098
mg
0.002
o2。
76.第二种实施例为三元前驱体化学式为ni
0.90
co
0.03
mn
0.07
(oh)2，d
50
＝3.54μm，d
100
＝7.68μm，k
90
＝0.71。将三元前驱体按照n
(ni+co+mn)
：n
(li)
：n
(al)
＝1:1.02:0.002的比例与氢氧化锂以及al2o3混合，在高混机中混合均匀，将均匀混合物投入箱式炉进行烧结，升温速率为3℃/min，升温至720℃，保温5h，后取出降温进行破碎。将得到的烧结产物取出后鄂破为小块材料，再用橡胶锤砸成粉末状，直至过筛后测其粒度为，d
50
≈7.53μm，d
100
≈68.23μm，k
90
≈1.82，s
p
≈9.06，将破碎产物使用机械破碎设备进一步行粉碎处理，得到粉碎产物，直至d
50
≈3.31μm，d
100
≈8.02μm，k
90
≈0.82，s
p
≈2.42，将得到的均一性与分散性较好的粉碎产物与zro2混合，混合均匀后将其置于箱式炉进行烧结，升温速率为2℃/min，升温至980℃，保温10h，后取出降温进行粉碎，将得到的破碎产物与moo3混合均匀，然后进行第三次烧结，升温速率为3℃/min，升温至200℃，保温3h，后降温取出过筛可得d
50
≈3.45μm，d
100
≈8.98μm，k
90
≈1.02，s
p
≈2.60的单晶三元正极材料li
1.04
(ni
0.90
co
0.03
mn
0.07
)
0.098
al
0.002
o2。
77.第三种实施例为第一种实施例的修改示例，和第一种示例的不同之处在于将第一添加剂mgo换成ti(oh)4，一次烧结温度升至700℃，粉碎处理后的粉碎粒度为d
50
≈3.10μm，d
100
≈7.59μm，k
90
≈0.74，s
p
≈2.45，二次烧结温度升至1030℃。
78.第四种实施例为第一种实施例的修改示例，和第一种示例的不同之处在于将第一添加剂mgo换成nb2o5，一次烧结温度升至840℃，粉碎处理后的粉碎粒度为d
50
≈3.83μm，d
100
≈9.02μm，k
90
≈0.93，s
p
≈2.36，二次烧结温度升至900℃。
79.第五种实施例为第一种实施例的修改示例，和第一种示例的不同之处在于将包覆剂bao换成wo3，三次烧结升温至600℃。
80.第一种对比例为将三元前驱体与氢氧化锂以及mgo按照n
(ni+co+mn)
：n
(li)
：n
(mg)
＝1:1.02:0.002的比例混合，在高混机中混合均匀，将均匀混合物投入箱式炉进行烧结，升温速率为3℃/min，升温至350℃，保温6h，后取出降温进行破碎，将得到的烧结产物用橡胶锤砸成粉末状，直至过筛后测其粒度为，d
50
≈3.54μm，d
100
≈8.03μm，k
90
≈0.74，s
p
≈2.27，将破碎产物使用机械破碎设备进一步行粉碎处理，得到粉碎产物，直至d
50
≈3.30μm，d
100
≈6.93μm，k
90
≈0.70，s
p
≈2.10，将得到的均一性与分散性较好的粉碎产物与co(oh)2混合，混合均匀后将其置于箱式炉进行烧结，升温速率为1.5℃/min，升温至1100℃，保温10h，后取出降温进行粉碎，将得到的破碎产物与al(oh)3混合均匀，然后进行第三次烧结，升温速率为5℃/min，升温至600℃，保温2h，后降温取出过筛可得d
50
≈3.22μm，d
100
≈6.73μm，k
90
≈0.69，s
p
≈2.09的单晶三元正极材料li
1.02
(ni
0.80
co
0.10
mn
0.10
)
0.098
mg
0.002
o2。
81.第二种对比例为将三元前驱体与氢氧化锂以及mgo按照n
(ni+co+mn)
：n
(li)
：n
(mg)
＝1:
1.02:0.002的比例混合，在高混机中混合均匀，将均匀混合物投入箱式炉进行烧结，升温速率为3℃/min，升温至930℃，保温6h，后取出降温进行破碎，将得到的烧结产物用橡胶锤砸成粉末状，直至过筛后测其粒度为，d
50
≈8.72μm，d
100
≈93.85μm，k
90
≈1.79，s
p
≈10.76，将破碎产物使用机械破碎设备进一步行粉碎处理，得到粉碎产物i，直至d
50
≈5.02μm，d
100
≈9.64μm，k
90
≈0.83，s
p
≈1.92，将得到的均一性与分散性较好的粉碎产物与co(oh)2混合，混合均匀后将其置于箱式炉进行烧结，升温速率为1.5℃/min，升温至900℃，保温10h，后取出降温进行粉碎，将步骤得到的破碎产物与al(oh)3混合均匀，然后进行第三次烧结，升温速率为5℃/min，升温至600℃，保温2h，后降温取出过筛可得d
50
≈4.95μm，d
100
≈9.02μm，k
90
≈0.85，s
p
≈1.82的单晶三元正极材料li
1.02
(ni
0.80
co
0.10
mn
0.10
)
0.098
mg
0.002
o2。
82.本技术实施例提供了一种单晶三元正极材料的制造方法，包括：将三元前驱体、锂盐和第一添加剂混合均匀进行一次烧结，得到一次烧结产物，第一添加剂至少包括第一目标离子m，即利用第一目标离子m辅助进行烧结，将一次烧结产物进行粉碎处理，得到粉碎产物，粉碎产物的粒度分布参数和三元前驱体的粒度分布参数具有重合部分，即通过利用粉碎处理实现对于后续要形成的单晶三元正极材料的粒度分布进行控制，避免形成的单晶三元正极材料过于团聚，提高单晶三元正极材料的分散性，将粉碎产物和第二添加剂混合均匀进行二次烧结，得到二次烧结产物，第二添加剂至少包括第二目标离子n，即继续利用第二目标离子n辅助进行烧结，将二次烧结产物和包覆剂混合均匀进行三次焙烧，得到单晶三元正极材料，其中，在烧结过程中，第一目标离子m和第二目标离子n可以用于降低单晶三元正极材料的形成温度，能够在较低温度下就形成单晶化的正极材料，降低单晶三元正极材料的制造成本，由此可见，本技术通过在烧结过程中添加第一目标离子m和第二目标离子n，以及利用粉碎处理，以在更低温度下形成分散性较高，团聚率较低，尺寸较为均一的单晶三元正极材料。
83.基于以上实施例提供的单晶三元正极材料的制造方法，本技术实施例还提供了一种单晶三元正极材料，本技术实施例提供的单晶三元正极材料包括基体和包覆层，基体至少包括第一目标离子m和第二目标离子n，第一目标离子m和第二目标离子n用于降低单晶三元正极材料的形成温度；单晶三元正极材料的粒度分布参数满足目标阈值范围。
84.可选地，单晶三元正极材料的化学式为liani
x
coymnzmbnco2，1.00≤a≤1.15，0.50≤x≤1.0，0≤y≤0.30，0≤z≤0.30，x+y+z+b＝1，其中，m为第一目标离子m，n为第二目标离子n，第一目标离子m和第二目标离子n用于降低单晶三元正极材料的形成温度。
85.在本技术的实施例中，单晶三元正极材料的粒度分布参数的目标阈值范围为3.0μm≤d
50
≤5.0μm，7.0μm≤d
100
≤15.0μm，0.60≤k
90
≤1.20，2.0≤s
p
≤3.0。
86.基于以上实施例提供的单晶三元正极材料，本技术实施例还提供了一种锂离子电池，本技术实施例提供的锂离子电池包括上述实施例提供的单晶三元正极材料。
87.在本技术的实施例中，可以将制造得到的单晶三元正极材料组装成扣式电池，并且进行电化学性能测试。
88.具体的，将非水系电解质二次电池用复合镍钴锰多元正极活性物质、乙炔黑及聚偏二氟乙烯(pvdf)按照质量比95：3：2进行混合，涂覆在铝箔上并进行烘干处理，用100mpa的压力冲压成型为直径12mm、厚120μm的正极极片，然后将正极极片放入真空烘干箱中120℃烘干12h。负极使用直径为17mm，厚度为1mm的li金属片，隔膜使用厚度为25μm的聚乙烯多
孔膜，电解液使用1mol/l的lipf6、碳酸乙烯酯(ec)和碳酸二乙酯(dec)的等量混合液。将正极极片、隔膜、负极极片及电解液在水含量与氧含量均小于5ppm的ar气手套箱内组装成扣式电池。
89.可以将制造得到的七种单晶三元正极材料组装成扣式电池，并且进行电化学性能测试，分别测试0.1c放电比容量、首次库仑效率、和循环50周后的容量保持率。测试结果参见下表：
[0090][0091]
由上表可知，相比于第1种对比例和第2种对比例，第1-5种实施例例均具有较高的放电比容量、首次库仑效率和循环保持率，这归因于第1种对比例和第2种对比例的最终形成的单晶三元正极材料的粒度分布不满足目标阈值范围需求。
[0092]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于结构实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0093]
以上所述仅是本技术的优选实施方式，虽然本技术已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本技术。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本技术技术方案保护的范围内。