[发明专利]一种用于正极材料的预氧化三元前驱体及其制备方法

说明书

一种用于正极材料的预氧化三元前驱体，通式为Ni_1‑x‑yCo_xMn_yO，其中0.3≤x+y≤0.66。其制备方法，包括以下步骤：（1）按通式记载的摩尔比配制镍钴锰可溶盐混合水溶液；配制氨水溶液，所述氨水溶液中含有0.1%～1%质量分数的四乙基氢氧化铵；向氮气氛围的反应器中，以均速并流的方式投入所述镍钴锰可溶盐混合水溶液和所述氨水溶液，投入氢氧化钠水溶液控制反应体系pH值为11.5～12.0，反应温度保持在45～60℃，反应结束后进行固液分离，对沉淀物进行陈化、洗涤、离心、干燥；（2）将镍钴锰氢氧化物在90‑110℃下煅烧，得到低温煅烧物；（3）将低温煅烧物在450‑550℃继续煅烧1‑5h，得到镍钴锰氧化物；（4）将镍钴锰氧化物进行洗涤、干燥得到预氧化三元前驱体。

技术领域

本发明属于锂电池正极材料领域，特别涉及一种用于正极材料的预氧化三元前驱体及其制备方法。

背景技术

锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料是锂离子电池的关键组成部分,其性能直接影响着锂离子电池的性能。

目前，市场上用于锂离子电池的正极材料通常为钴酸锂、磷酸铁锂和三元材料。但磷酸铁锂的理论容量偏低、电导率小、循环性能较差，且锂离子扩散速率较慢、倍率性能较差；钴酸锂是最早应用的正极材料，但是价格高、比容量低、安全性差；相比之下，三元正极材料兼顾了LiCoO₂（钴酸锂）、LiNiO₂（镍酸锂）和LiMn₂O₄（锰酸锂）三种正极材料的优点，并且容量高、生产成本低，这也使得三元材料在锂电池行业中的地位稳步上升。

日常使用中，锂电池会受到各种因素的影响，其中，水分就是一项不可忽视的因素。过多的水分被带到电池中，会引起副反应增加，直接导致电池内阻变大、自放电高、衰减快，同事伴随大量气体的产生，严重影响电池的安全性。

目前普遍使用的三元正极前驱体多为氢氧化物，氢氧化物前驱体与锂盐混合进行煅烧最终得到三元正极材料。干燥后的镍钴锰氢氧化物总金属含量大多在60%-65%，正极材料生产产能偏低（松装密度一定时，产能的高低与总金属含量高低成正相关）。另一方面，镍钴锰氢氧化物干燥时易形成氢氧化物和氧化物的混合体，造成金属含量的偏差，进而影响锂化配比；此外，由于氢氧根的存在，镍钴锰氢氧化物在与锂盐混合煅烧时，易产生多余的水分，而过多的水分被带到电池中，锂盐的消耗量增加，副反应增加，严重影响电池性能。

有鉴于此，如何设计一种金属含量更高、可降低锂离子电池副反应的三元前驱体材料是本发明研究的课题。

发明内容

本发明提供一种用于正极材料的预氧化三元前驱体及其制备方法，其目的是要解决现有现有三元前驱体材料金属含量低，同时减少电池的副反应，改善锂离子电池的安全性问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于正极材料的预氧化三元前驱体，其特征在于：所述预氧化三元前驱体的通式为Ni_1-x-yCo_xMn_yO，其中0.3≤x+y≤0.66。

一种用于正极材料的预氧化三元前驱体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：