[发明专利]三元前驱体材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三元前驱体材料的制备方法，包括如下步骤：

S1，将镍源、钴源和锰源按照预定的比例进行称量并溶解于去离子水中形成第一混合溶液，并且使所述第一混合溶液中的镍离子、钴离子和锰离子的摩尔比为预定的比例；

S2，第一混合溶液及第一强碱溶液加入到第一反应器中，然后向其中加入第一络合剂，所述第一混合溶液与第一反应器中的氢氧根离子反应生成晶种，其中，所述第一反应器在加入第一混合溶液及第一强碱溶液之前其内部具有底液，所述第一反应器内底液的高度高于所述第一反应器的进料口的高度；

S3，将在S2中反应得到的所述晶种加入第二反应器内，然后再将第二络合剂、由镍源、钴源和锰源溶解于去离子水中形成的第二混合溶液以及第二强碱溶液加入至所述第二反应器内进行充分反应并生成具有沉淀的料浆，通过过滤返回的方式控制所述料浆中的固含量介于700-1600g/L之间，并且过滤返回的时间控制在1-12h之间；

S4，将S3中充分反应得到的所述料浆转移至陈化槽中继续反应然后进行固液分离，并用去离子水清洗分离出的沉淀；

S5，将在S4中得到的沉淀物在富氧气氛中烘干得到三元前驱体材料，所述三元前躯体材料的分子式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中x+y+z＝1，x，y，z的取值范围为0～1，且x、y、z均不等于0和1，所述三元材料前驱体呈球形结构，所述球形结构包括外壳、内核和过渡层，所述外壳为致密结构，所述内核为疏松多孔结构，所述过渡层设置于所述外壳和内核之间。

2.根据权利要求1所述的三元前驱体材料的制备方法，其特征在于，所述第一反应器和所述第二反应器为大循环通量反应釜，所述大循环通量反应釜为诱导式导流筒结构，循环通量为10m³/h-40m³/h。

3.根据权利要求2所述的三元前驱体材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第一络合剂以预定的速度连续加入至第一反应器内，并且所述第一络合剂的浓度自0g/L逐步升高至45g/L，连续加入所述第一络合剂的时间介于1-24小时之间。

4.根据权利要求1所述的三元前驱体材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第一反应器内的pH 值介于10.5-12.8之间，并且所述第一反应器内的反应温度介于40-80℃之间。

5.根据权利要求1所述的三元前驱体材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述晶种的粒径介于1-9μm之间。

6.根据权利要求1所述的三元前驱体材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述第二反应器内的pH 值介于10.5-12.8之间。

7.根据权利要求1所述的三元前驱体材料的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述烘干温度介于270-350℃之间，烘干时间介于1-4小时之间。

8.一种三元前驱体材料，其特征在于，所述三元前驱体材料根据权利要求1-7中任一项所述的三元前驱体材料的制备方法制得，所述三元前驱体材料的分子式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中x+y+z＝1，x，y，z的取值范围为0～1，且x、y、z均不等于0和1，所述三元材料前驱体呈球形结构，所述球形结构包括外壳、内核和过渡层，所述外壳为致密结构，所述内核为疏松多孔结构，所述过渡层设置于所述外壳和内核之间，所述三元前驱体材料由氢氧化镍、氢氧化钴和氢氧化锰于原子级别混合形成的混合物，并且所述外壳的结晶度高于所述内核的结晶度，所述过渡层的结晶度介于所述外壳和所述内核之间。

9.根据权利要求8所述的三元前驱体材料，其特征在于，所述三元前驱体材料的D₅₀介于2-18μm之间，并且(D₅+D₉₅):D₅₀≤2.2。