[发明专利]一种高功率三元前驱体及其制备方法

说明书

一种高功率三元前驱体及其制备方法，三元前驱体为Nisubgt;x/subgt;Cosubgt;y/subgt;Mnsubgt;z/subgt;(OH)subgt;2/subgt;，0.80≤x＜1.0，0＜y＜0.2，0.01＜z＜0.2，且x+y+z＝1；D50为3.0~3.8um。制备方法包括：一、将Nisupgt;2+/supgt;、Cosupgt;2+/supgt;、Mnsupgt;2+/supgt;和三乙二酸合锰(Ⅲ)酸钾配制成可溶性混合盐溶液，Mnsupgt;3+/supgt;与Mnsupgt;2+/supgt;的摩尔比为1.0~1.8，pH值为3.0~4.0；配制氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂，配制氨水溶液作为络合剂；二、将混合盐溶液、沉淀剂和络合剂加入反应釜，反应温度55~75℃、通过沉淀剂调节pH值为11.30~12.30、反应釜转速600~750r/min，反应阶段体系中氨浓度为0.15~0.45mol/L，反应生成三元前驱体的浆料；三、对制得的浆料进行压滤、洗涤、干燥，制得高功率三元前驱体。本发明产品具有良好的结晶性，制备成三元正极材料后电化学性能优异，且制备方法简单，可实现大规模工业化量产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种高功率三元前驱体及其制备方法。

背景技术

相比于钴酸锂正极材料，三元正极材料具有比容量高、污染小、价格适中、与电解液匹配好等优点，成为正极材料关注的焦点，被认为是一种非常有发展前景的锂离子电池正极材料，在动力电池领域有非常广阔的市场。

由于三元正极材料主要是由三元前驱体与锂源（NCM333、NCM523、NCM622用碳酸锂，NCM811、NCA用氢氧化锂）混合煅烧后得到，因此三元前驱体的性能优劣直接影响烧结后正极材料的性能，特别是镍含量在80%以上的三元前驱体。随着三元正极材料中镍含量的增高，其结构变得越来越不稳定，在充放电过程中容易坍塌，导致容量快速下降。

有鉴于此，如何设计一种具有良好结晶性的高功率三元前驱体及制备方法便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高功率三元前驱体及其制备方法。

为达到上述目的，本发明于产品层面采用的技术方案是：

一种高功率三元前驱体，化学式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中，0.80≤x＜1.0，0＜y＜0.2，0.01＜z＜0.2，且x+y+z＝1；D50为3.0~3.8um。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述高功率三元前驱体XRD谱图中(001)峰的峰强度I(001)和(101)峰的峰强度I(101)的比值为1.00≤I(001)/I(101)≤1.10；

 (001)峰的半峰宽为0.30～0.40、(100)峰的半峰宽为0.20～0.30、(101)峰的半峰宽为0.35～0.45；

 (001)峰的位置为18.5～19.5°、(100)峰的位置为32.5～33.5°、(101)峰的位置为38.0～39.0°。

为达到上述目的，本发明于方法层面采用的技术方案是：

一种高功率三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、前处理阶段

将Ni²⁺、Co²⁺、Mn²⁺和三乙二酸合锰(Ⅲ)酸钾配制成可溶性混合盐溶液，该混合盐溶液中Mn³⁺与Mn²⁺的摩尔比值为1.0~1.8；所述混合盐溶液的pH值为3.0~4.0；

配制氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂，配制氨水溶液作为络合剂；