[发明专利]一种高镍前驱体材料、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高镍前驱体材料、其制备方法及应用。所述高镍前驱体材料分为三种，分别由三类不同的晶须堆叠形成微球。第一种高镍前驱体材料中，晶须的直径150nm，晶须的长径比4。第二种高镍前驱体材料中，晶须的直径为150～250nm，晶须的长径比为2～4。第三种高镍前驱体材料中，晶须的直径250nm，晶须的长径比2。本发明没有通过正极材料制备工艺的改善来提高DSC，而是直接从前驱体入手，一方面能够简化材料制备的工艺降低成本，另一方面减少正极工艺改变对材料的其它性能的负面影响，所提供的高镍前驱体材料制备的正极材料的热稳定性较优。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高镍前驱体材料、其制备方法及应用。

背景技术

随着电动汽车的不断发展和普及，作为其电池原材料的三元正极材料也越来越受到大家的关注和重视，在不断增长的续航需求下，人们对原材料的要求也是不断提高。目前高镍NCM三元正极材料是市场的主流方向，它能够满足高续航要求，但是随之而来的是安全问题，已经有报道出现多起电动汽车自燃现象，引起这些事故的原因有很多，三元正极材料的热稳定性差也是其中一个原因。因此，解决高镍三元正极材料的热稳定性差的问题成为主要目标。中国专利CN108598466A制备了一种具有浓度梯度的NCM811的前驱体，并合成了正极材料，该材料的镍含量从内部到表面不断减少，锰含量不断增加，然而，得到的正极材料的热稳定性仍有待于提高。另外有文献表明，具有大量细粉颗粒的前驱体制备得到的正极材料在电池热安全性方面表现的不尽人意。

现有的正极材料的热稳定性改善的方法大都通过对正极材料的烧制工艺进行改善，主要包括包覆掺杂具有更稳定结构的氧化物添加剂，一方面增加了材料的生产成本和操作的复杂度，另一方面这些添加剂往往需要在较高的温度下进行，而较高的温度对于高镍三元材料不利。包覆这些氧化物添加剂会对在一定程度上降低材料的克容量，同时也会增加材料表面的阻抗，一方面降低了电池的电子电导率，另一方面会阻止锂离子的迁移，最终材料会表现出较差的倍率性能。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高镍前驱体材料、其制备方法及应用，本发明提供的高镍前驱体材料制备的正极材料的热稳定性较优。

本发明提供了一种高镍前驱体材料，由晶须堆叠形成微球；

所述晶须的直径150nm，晶须的长径比4。

本发明还提供了一种高镍前驱体材料，其特征在于，由晶须堆叠形成微球；

所述晶须的直径为150～250nm，晶须的长径比为2～4。

本发明还提供了一种高镍前驱体材料，其特征在于，由晶须堆叠形成微球；

所述晶须的直径250nm，晶须的长径比2。

优选的，所述高镍前驱体材料中，镍元素、钴元素和锰元素的质量比为 75～85：5～15：5～15；

所述高镍前驱体材料的D50为9～11μm。

本发明还提供了一种高镍前驱体材料的制备方法，包括以下步骤：

将溶液a、溶液b和溶液c分别通入含有水的反应容器中，控制溶液a的流速为50～300L/h，通过控制溶液b的流速控制反应容器中溶液的氨值为2～11 g/L，通过控制溶液c的流速控制反应容器中溶液的pH值为9～12；所述反应容器中的溶液处于搅拌状态；

当反应容器中的颗粒D50达到9～11μm时，停止进料，得到高镍前驱体材料；

所述溶液a为包括镍盐、钴盐、锰盐和水的混合盐溶液；

所述溶液b为氨水溶液；

所述溶液c为氢氧化钠溶液。