[发明专利]正极材料前驱体及其制备方法与正极材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：将含镍化合物、含钴化合物和含锰化合物混合，得到混合溶液；将所述混合溶液、络合剂、沉淀剂与金属胶体前驱体混合，反应后得到正极材料前驱体。在上述制备正极材料前驱体的过程中，通过共沉淀反应，使纳米金属胶体在前驱体表面形成双电层，抑制前驱体一次颗粒厚度的增长、减小了一次颗粒片层结构的层间距，制备出由六角片状结构团聚成的锂离子电池正极材料前驱体。本申请还提供了一种由正极材料前驱体制备得到的正极材料。本申请制备正极材料的六角片状一次颗粒具有更小的锂离子迁移路径，更佳的电解液浸润性，可以提高正极材料的倍率性能，尤其适用于锂离子动力电池的制造。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料前驱体、其制备方法与一种正极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池在电子及通讯行业得到了广泛的应用，并逐渐应用于电动工具、电动车以及混合动力汽车等动力电池领域，锂离子电池的电池安全性能和倍率性能也越来越引起人们的关注。研究表明，锂离子电池电极反应发生在电极/电解质界面，所以改善正极材料电化学性能的有效方法是对材料进行表面涂层包覆。

申请号为201410081429.8的中国专利公开了一种核壳结构的高电压镍锰酸锂正极材料及其制备方法，该材料的核层材料为含有少量Mn³⁺的LiNi_0.5-xMn_1.5+xO₄，壳层材料为不含的Mn³⁺的LiNi_0.5Mn_1.5O₄，壳层的厚度为0.01～2μm，壳层材料占核层材料的质量分数为2～30％。此方法制得的材料在长时间的充放电循环中会发生Mn元素价态变化，导致核层和壳层材料的相互扩散，材料的循环性能会逐渐劣化。

申请号为201110380626.6的中国专利公开了一种锂离子电池正极材料及其制备方法以及锂离子电池，其将LiNi_0.5Mn_1.5O₄正极活性材料颗粒加入三价铝源溶液中形成固液混合物；再加入一氟源溶液中反应，在该正极活性材料表面可以形成一氟化铝层；经过热处理后得到表面具有氟化铝层的正极活性材料颗粒。此方法形成的包覆层在材料二次颗粒表面，材料的一次颗粒之间没有形成有效的包覆层，影响包覆改性的效果；而且包覆层的存在会降低材料的电导率，降低材料的倍率性能。由此，本申请提供了一种锂离子电池正极材料，本申请提供的锂离子电池正极材料具有优异的循环性能与倍率性能。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种循环性能与倍率性能优异的正极材料。

有鉴于此，本申请提供了一种正极材料前驱体，由如式(Ⅰ)所示的前驱体与纳米金属胶体组成，所述前驱体是由一次颗粒堆叠形成的球形，所述一次颗粒具有六角片状形貌，所述纳米金属胶体填充于所述一次颗粒的表面和片层结构间隙；

Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂ (Ⅰ)；

其中，0≤x≤0.35；0≤y≤0.35。

优选的，所述纳米金属胶体选自纳米铝胶体、纳米镁胶体和纳米钛胶体中的一种或多种。

优选的，所述一次颗粒的厚度为0.01～1μm。

本申请还提供了一种正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

将含镍化合物、含钴化合物、含锰化合物与水混合，得到混合溶液，所述含镍化合物中的镍离子、含钴化合物中的钴离子与含锰化合物中的锰离子的摩尔比为x：y：(1-x-y)，其中，0≤x≤0.35，0≤y≤0.35；