[发明专利]一种三元正极材料及制备方法

说明书

一种三元正极材料，化学式为LiNisubgt;x/subgt;Cosubgt;y/subgt;Mnsubgt;z/subgt;Msubgt;k/subgt;Zrsubgt;1‑x‑y‑z‑k/subgt;Osubgt;2/subgt;，M元素为La、Al、W、Y、Eu、B中的一种或多种。其制备方法包括：一、配制Ni、Co、Mn、锆盐和M元素的混合盐溶液，配制沉淀剂和络合剂；二、保持反应釜的搅拌开启，通入混合气至氧含量达到10~60mg/L，将混合盐溶液、沉淀剂及络合剂加入釜中进行共沉淀；溢流流向提浓机，控制釜中固含量为22~28%，当粒度、粒度径距达到目标值时停止反应；经压滤、洗涤、干燥后得到三元前驱体；三、将三元前驱体与锂盐混合，加热反应后破碎、筛分得到三元正极材料。本发明有利于提高锂离子的扩散速度，增加与电解液的接触面积，提高离子传输效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种三元正极材料及制备方法。

背景技术

新能源汽车的快速发展带动了对动力电池需求量的增长，作为动力电池的核心材料之一，三元正极材料的市场也变得更加广阔。

因此，为了使得三元正极材料在电动车上得到更好的应用，研究者们对三元正极材料进行了一系列的改性。其中，参杂少量的其他元素可以提高三元正极材料的循环性能和倍率性能。制备出内部为中空形态的三元正极材料不仅有利于缩短锂离子的传输路径，提高锂离子的扩散速度，还能增加与电解液的接触面积，提高离子传输效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种三元正极材料及制备方法。

为达到上述目的，本发明于产品层面采用的技术方案是：

一种三元正极材料，化学式为LiNi_xCo_yMn_zM_kZr_1-x-y-z-kO₂，M元素为La、Al、W、Y、Eu、B中的一种或多种；其中，0.4≤x＜0.6，0.1＜y＜0.6，0.1＜z＜0.6，0.004＜k＜0.008，且0.001＜1-x-y-z-k＜0.004。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，D50为3.5~4.5um，粒度径距0.75＜（D90-D10）/D50₂＜0.95，振实密度为1.15~1.45g/cm³，比表面积为1.0~2.8m²/g。

为达到上述目的，本发明于方法层面采用的技术方案是：

一种三元正极材料的制备方法，包括：

步骤一、配制Ni、Co、Mn、锆盐和M元素的混合盐溶液，所述锆盐为硫酸锆、硝酸锆、氯化锆中的一种或者多种；

配制摩尔浓度为8~10mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；

配制摩尔浓度为1.5~3.5mol/L的氨水溶液作为络合剂；

步骤二、保持反应釜的搅拌开启，通入混合气，流量为200~400L/h，待反应釜内底液中的氧含量达到10~60mg/L时暂停通入混合气，将步骤一中的所述混合盐溶液、所述沉淀剂以及所述络合剂分别以100~400mL/min的流速持续加入反应釜中进行共沉淀反应；反应过程中持续通入氮气或惰性气体，流量200~400L/h，使反应釜中的pH维持在11.45~12.45，反应的温度维持在50~70℃，反应釜的转速为400~600r/min；

将反应釜的溢流流向提浓机，控制反应釜中的固含量为22~28%，当反应釜中物料的粒度D50生长到2.8~3.4um，粒度径距达到0.65＜（D90-D10）/D50₂＜0.75，内部为疏松的蜂窝状结构时，停止反应；经压滤、洗涤、干燥后得到三元前驱体；