[发明专利]一种正极前驱体材料的制备方法和锂离子电池

说明书

本发明涉及前驱体材料技术领域，具体而言，涉及一种正极前驱体材料的制备方法和锂离子电池。所述制备方法包括：将金属混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液与底液混合，反应，得到固含量≥50g/L的晶种；将所述晶种与金属混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液混合，反应，使所述晶种继续生长，待所述晶种生长至所需粒径范围后陈化，然后固液分离，得到所述正极前驱体材料。本发明通过控制晶种中的固含量在特定范围，不仅显著提高了正极前驱体材料的一致性，使所述正极前驱体材料的球形度更好，而且还显著提高了单釜产能。

技术领域

本发明涉及前驱体材料技术领域，具体而言，涉及一种正极前驱体材料的制备方法和锂离子电池。

背景技术

镍钴锰三元正极材料是目前常用的正极材料，其具有安全性能好、比容量高、价格低等优势，目前三元正极材料的制备技术已经相对成熟。然而电池的续航里程、安全、倍率性能与循环寿命还有待提高。

在现有技术中，三元前驱体的制备工艺主要是化学共沉淀方法，即以搅拌反应釜为反应容器，通过调整pH、温度、氨根浓度以及搅拌转速等制备镍钴锰三元材料前驱体。

现有的产业化制备前驱体的工艺包括连续法、间歇法和半连续法。其中，间歇法是指金属盐、一定浓度的碱、氨水等溶液不断流至反应釜使反应结晶，直至反应浆料的粒度等达到要求后一次性出样，而如果反应釜液位满而粒度没到达反应要求，则通过过滤或沉降设备将母液溢流出去，而剩下的固体颗粒继续反应。

但是，上述方法中小颗粒在反应釜中的反应时间较短，这会导致球形度较差，且间歇法制备小颗粒过程进料总时间较短，而抽母液沉降洗釜时间较长，这会导致每釜产量非常低。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种正极前驱体材料的制备方法，通过控制晶种中的固含量在特定范围，不仅显著提高了正极前驱体材料的一致性，使所述正极前驱体材料的球形度更好，而且还显著提高了单釜产能。解决了现有技术中存在的球形度差和单釜产量低的问题。

本发明的第二目的在于提供一种锂离子电池，该锂离子电池的振实度高。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种正极前驱体材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将金属混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液与底液混合，反应，得到固含量≥50g/L的晶种；

(b)、将步骤(a)得到的所述晶种与金属混合盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液混合，反应，使所述晶种继续生长，待所述晶种生长至所需粒径范围后陈化，然后固液分离，得到所述正极前驱体材料；

其中，所述正极前驱体材料的通式为：(Ni_xCo_yMn_zM_d)(OH)₂，其中，0≤x≤1-d，0≤y≤1-d，0≤z≤1-d，0≤d≤0.2，x+y+z+d＝1；M选自Fe、Mg、Ca、Al、Y、Ti、Zn、Zr、Nb、Mo和W中的至少一种。

本发明提供的正极前驱体材料的制备方法，通过提高晶种中的固含量，使正极前驱体材料获得较好的球形度，显著提高了单釜产能，以及正极前驱体材料的一致性。

具体地，可通过在一定规格大小的反应釜内进行造粒，得到使固含量达到所需范围的晶种，然后再将该晶种转入另一相同或者不同规格的反应釜内继续生长，得到正极前驱体材料。这样能使正极前驱体材料获得较好的球形度，显著提高单釜产能和正极前驱体材料的一致性。