[发明专利]一种改性的锂离子电池三元正极材料前驱体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性的锂离子电池三元正极材料前驱体，包括基体和基体表面的三氧化钼包覆层，三元正极材料前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_zMo_pNb_q(OH)₂•nMoO₃。本发明前驱体体相内均匀掺杂的Nb、Mo离子可以有效稳定材料的晶体结构，抑制三元材料充放电过程锂层中的Ni²⁺离子和Li⁺混排现象，提高三元正极材料循环稳定性，形成的MoO₃均匀包覆层可以降低Li⁺的扩散势垒，加快Li⁺从表界面向体相内部的扩散，从而改善正极材料的倍率性能。还提供了一种该前驱体的制备方法。本发明制备方法流程短，成本低廉，适用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种改性的锂离子电池三元前驱体及其制备方法。

背景技术

镍钴锰三元前驱体是制备锂离子电池正极材料最重要的原材料，三元前驱体主要制备方法是把镍钴锰金属盐溶液、液碱、氨水同时加入反应釜中进行共沉淀反应，由于设备及工艺条件限制，在共沉淀反应形核过程中通常会有微裂纹产生。为更好发挥三元正极材料优异的性能，其前驱体的制备对三元正极材料的生产至关重要，因为前驱体的品质(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标。

CN112174223A的中国发明专利申请公开了一种高镍三元正极材料NCA前驱体的制备方法，通过配制原料镍钴盐溶液、铝盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液，将得到镍钴盐溶液、铝盐溶液、络合剂溶液和沉淀剂溶液分别加入到反应釜中进行共沉淀反应，得到镍钴铝三元前驱体，该发明通过将硫酸铝溶于氢氧化钠中得到铝盐溶液作为镍钴铝三元前驱体的铝源，通过一步共沉淀法所生产的前驱体一致性较差，材料组分体相分布不均匀，材料体相结构空隙差异明显、影响后续混锂烧结过程正极材料的性能。

因此，针对现有技术不足，提供一种改性的锂离子电池三元前驱体制备方法极为关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种改性的锂离子电池三元前驱体及其制备方法。改性不仅可以有效稳定材料的晶体结构，而且可以降低Li⁺的扩散势垒，加快Li⁺从表界面向体相内部的扩散，从而改善正极材料的倍率性能。本发明制备方法流程短，成本低廉，适用于大规模生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种改性的锂离子电池三元正极材料前驱体，包括基体和基体表面的三氧化钼包覆层，所述三元正极材料前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_zMo_pNb_q(OH)₂•nMoO₃，其中x、y、z、p、q为摩尔数，0.6≤x1，0y≤0.2，0z≤0.2，0p≤0.1，0q≤0.05，x+y+z=1。

作为优选，所述前驱体表面的一次颗粒呈片状，二次颗粒的形状为球形，二次颗粒的粒径大小为3～6μm；

掺杂元素Mo、Nb均匀分布在基体的体相结构中。

作为优选，所述三氧化钼包覆层为基体材料质量的2～6%。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种前述的改性的锂离子电池三元正极材料前驱体的制备方法，包括如下步骤：

（1）按前驱体要求配制适量的镍源溶液、钴源溶液和锰源溶液，将镍源溶液、钴源溶液和锰源溶液于第一反应釜中混合均匀，然后将沉淀剂溶液和络合剂溶液并流通入第一反应釜中，进行成核共沉淀反应，直至形成粒径为50～200 nm的晶核；