[发明专利]一种前驱体、制备方法、包括其的正极材料、正极和电池

说明书

本发明提供了一种前驱体、制备方法、包括其的正极材料、正极和电池。上述前驱体为二元前驱体或三元前驱体，前驱体包括球形颗粒，球形颗粒具有片状花瓣形一次颗粒，片状花瓣形的宽度为1～2μm，前驱体的比表面积为4～10m²/g。本申请的前驱体的球形颗粒具有片状花瓣形一次颗粒，片状花瓣形的形貌能够增加锂离子的扩散通道；前驱体中片状花瓣形一次颗粒的结合方式会影响材料的比表面积和强度，但是前驱体比表面积太大容易导致副反应增加，因此本申请控制前驱体的比表面积以控制调整片状花瓣形一次颗粒的结合方式，实现减少副反应的产生的目的；控制比表面积还可以提高材料的强度，抑制颗粒的破碎和粉化；组装成电池具备良好的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种前驱体、制备方法、包括其的正极材料、正极和电池。

背景技术

锂离子电池在日常生活中发挥着重要作用，新能源汽车行业的发展对锂离子电池提出了新的要求，锂离子电池能量密度及循环稳定性的提升迫在眉睫。镍钴锰三元材料是目前较为常见的一种正极材料，其制备过程一般包括：一是前驱体的制备；二是前驱体的烧结。三元材料具有较高的理论比容量，但其循环稳定性和安全性仍有待提高。三元材料前驱体的物理性能对三元材料的电化学性能有着重要的影响。

目前前驱体的制备方法主要是共沉淀法，利用可溶性镍钴锰的盐溶液与沉淀剂在络合剂的参与下反应得到前驱体沉淀，沉淀剂主要包括：可溶性碳酸盐或氢氧化物等，络合剂主要有氨水、碳酸氢铵等。由于前驱体共沉淀技术问题，目前市场上三元材料前驱体形貌比较单一，多为类球型多晶颗粒。当晶体表面一次颗粒较细时前驱体的比表面积较大，烧结后三元正极材料的比表面积一般较大，比表面积大意味着正极材料与电解液的接触面积较大，锂离子更容易从材料内部脱嵌，因此材料的容量较高。同时由于三元材料与电解液接触面积较大，材料与电解液的副反应增加，材料的容量保持率更差，材料产气更严重，安全性能较差；反之，当前驱体的比表面积较小时，烧结后三元正极材料的容量较低，容量保持率较高，材料产气较少，安全性能较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种前驱体、制备方法、包括其的正极材料、正极和电池，以解决现有技术中前驱体比表面积大导致电池的循环性能较差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种正极材料前驱体，前驱体为二元前驱体或三元前驱体，前驱体包括球形颗粒，球形颗粒具有片状花瓣形一次颗粒，片状花瓣形的宽度为1～2μm，前驱体的比表面积为4～10m²/g。

进一步地，二元前驱体的通式为Ni_xMn_y(OH)₂，其中，0.5≤x≤0.8，0.2≤y≤0.5，x+y＝1；优选三元前驱体的通式为Ni_aCo_bMn_c(OH)₂，其中，0.5≤a≤0.8，0％b≤0.2，0.1≤c≤0.5，a+b+c＝1。

进一步地，前驱体的D₅₀为3～10μm。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种正极材料前驱体的制备方法，制备方法包括：步骤S1，在第一搅拌条件下，采用沉淀剂对盐溶液进行第一共沉淀处理，盐溶液为含镍锰的盐溶液或含镍钴锰的盐溶液，第一共沉淀处理的pH值为11～12，第一搅拌的速度为500～1000rpm，得到第一前驱体浆料；步骤S2，在第二搅拌条件下，采用沉淀剂对第一前驱体浆料进行第二共沉淀处理，第二共沉淀处理的pH值为11.3～13，第二共沉淀处理的pH值大于第一共沉淀处理的pH值，优选第二共沉淀处理的pH值与第一共沉淀处理的pH值的差值为0.3～1，第二搅拌的速度为100～500rpm，优选第二搅拌的速度小于第一搅拌的速度，优选第二搅拌的速度为第一搅拌速度的50％～80％，得到第二前驱体浆料；步骤S3，将第二前驱体浆料进行固液分离、烘干，得到上述正极材料的前驱体。