[发明专利]一种表面包覆型锂离子电池正极材料前驱体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面包覆型锂离子电池正极材料前驱体，为核壳结构，该核壳结构由内核与包覆在内核表面的壳层组成，内核为Nisubgt;x/subgt;Mnsubgt;y/subgt;Msubgt;z/subgt;(OH)subgt;2/subgt;，壳层为Co(OH)subgt;2/subgt;。其制备方法为：先配制含镍锰以及掺杂元素M的混合盐溶液；然后向反应釜中加入纯水作为底液，然后加入氨水，控制底液中氨水浓度为2‑6g/L；再向反应釜中通入氮气，将混合盐溶液、沉淀剂、氨水加入反应釜中进行搅拌、反应；最后向反应釜中加入CoSOsubgt;4/subgt;和氨水继续反应，过滤、洗涤、烘干，得到表面包覆型锂离子电池正极材料前驱体。本发明中前驱体在内核的外部设有Co(OH)subgt;2/subgt;壳层，不仅极大降低生产成本，还能保证其具有良好的循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，尤其涉及一种表面包覆型锂离子电池正极材料前驱体及其制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有高比能量、循环寿命较长的优点，被广泛应用于数码、储能、电动汽车等领域。锂离子电池的诸多性能发挥很大程度上取决于锂离子电池正极材料的性能；近年来随着新能源汽车产业的迅速发展，对车载电池的性能和成本提出了更高的要求。三元正极材料由于具有放电容量高、循环寿命长等特点，在动力电池材料体系中应用越来越高，传统的三元材料包括单晶型镍钴锰三元材料、高镍型二次球颗粒镍钴锰、镍钴铝三元材料等，这些三元材料前驱体中钴的质量百分含量在6％-20％之间，由于金属钴元素较为稀缺，车载电池采用含钴元素的三元材料电芯，成本与性能难以得到兼容，因此近年来逐渐在开发去钴化或者无钴化的电池材料。

公开号为CN111682197A中国专利通过共沉淀法制备镍镁二元无钴氢氧化物前驱体，专利中提到了钴元素能增强材料的稳定性，改善功率性能，抑制阳离子混排，该专利中采用阴阳离子掺杂替代钴，来改善材料的性能。虽然该专利中的技术对无钴材料有一定的性能改善，但仍无法达到含钴三元材料的倍率和循环性能，因此如何对电池正极材料的前驱体进行进一步改善，在达到无钴化或者少钴化的同时，仍能具有目前含钴三元材料的倍率和循环性能是值得进行进一步探究的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种表面包覆型锂离子电池正极材料前驱体，由该前驱体制成的正极材料具有良好的倍率和循环性能。与之对应的，本发明还提供了上述锂离子电池正极材料前驱体的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种表面包覆型锂离子电池正极材料前驱体，所述锂离子电池正极前驱体为核壳结构，该核壳结构为由内核与包覆在内核表面的壳层组成，所述内核为Ni_xMn_yM_z(OH)₂，其中，0.8≤x＜1，0＜y＜0.2，0＜z＜0.2，M为掺杂元素，掺杂元素M为Al、Zr、W、Y中的一种或多种，所述壳层为Co(OH)₂。

优选地，所述壳层质量占所述前驱体总质量的0.2wt％-1wt％。

优选地，所述前驱体的二次粒度D10≥1.5μm、D50＝2-18μm、D90≤45μm，粒度分布(D90-D10)/D50≤1。

优选地，所述前驱体的001晶面半峰宽为0.2-0.5，101晶面半峰宽为0.3-0.8，001/101的半峰宽比值为0.8-1.2。

上述表面包覆型锂离子电池正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照化学计量比，配制金属离子总浓度为90-120g/L的含镍锰以及掺杂元素的混合盐溶液；

(2)向反应釜中加入纯水作为底液，然后加入络合剂，控制底液中络合剂浓度为2-6g/l；