[發明專利]一種鋰離子電池三元正極梯度分布材料前驅體及其應用

有效

• 申請號: 201710486842.6
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107331858B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳永;陳相雷;賈孝波
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳歡;吳燕梅

本發明公開了一種鋰離子電池三元正極梯度分布材料前驅體Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂及其應用，所述前驅體的制備方法包括以下步驟：首先取鎳鹽、鈷鹽、錳鹽配置不同摩爾比例、相同濃度的溶液A、溶液B和溶液C；然后通過逐步混合進料的方式，通過共沉淀反應最終制得核心由Ni:Co:Mn＝8:1:1慢慢的減少到材料表面Ni:Co:Mn＝1:1:1的前驅體。本發明的制備方法操作簡單，又能解決高鎳材料容量保持率低的問題，還能抑制高鎳材料在充放電過程中的相變，在不提高材料成本的基礎上，易于實現產業化，得到更穩定、容量更高的正極材料。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種鋰離子電池三元正極梯度分布材料前驅體Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂及其應用。

背景技術

現在的正極材料三元高鎳材料最大的問題在于其安全性和容量保持上，高鎳材料本身固有的結構表現出熱穩定性不好，是該種同類正極材料商業化面臨的最大的挑戰。Ni⁴⁺在充電狀態時極其不穩定，特別是在高溫下，與電解液發生副反應，這導致了循環壽命減短的主要原因。高鎳材料在空氣中極易生成雜質LiOH和Li₂CO₃，LiOH極易容易與電解液中的LiPF₆發生副反應，生成HF，而Li₂CO₃在充電狀態時易發生氣脹，導致安全隱患。并且在充放電過程中高鎳材料發生嚴重相變，造成不可逆容量增多，容量保持不盡如人意。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種鋰離子電池三元正極梯度分布材料前驅體Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂及其應用，解決上述技術問題。

本發明采用的技術手段如下：一種鋰離子電池三元正極梯度分布材料前驅體Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂，所述前驅體的制備方法包括以下步驟：

S1、取鎳鹽、鈷鹽、錳鹽配置不同摩爾比例、相同濃度的溶液A、溶液B和溶液C，所述溶液A、溶液B和溶液C中Ni:Co:Mn總摩爾比為6:2:2，

所述溶液A中Ni:Co:Mn摩爾比為(9.5～7.5):(0.25～1.25):(0.25～1.25)、體積為0.6a～0.8a；

所述溶液C中Ni:Co:Mn摩爾比為(1.5～0.5):(3～1):(3～1)、體積為0.5a～0.3a；

同時配置氨濃度為0.3～0.7mol/L的底液；

S2、將步驟S1的溶液A、溶液B、溶液C分別置于A容器、B容器、C容器中，將所述底液置于體積為5a的自動連續反應釜中，所述A容器連通所述反應釜，首先將溶液A泵入反應釜中，

當溶液A剩余體積為0.4a～0.1a時，將溶液B泵入溶液A中，同時A容器中混合溶液在攪拌下連續泵入反應釜中；當溶液B完全泵入溶液A中，再將溶液C泵入溶液A中，同時保持A容器中混合溶液連續泵入反應釜中；所述溶液B泵入溶液A中的流速V1、所述溶液C泵入溶液A中的流速V2和A容器中混合溶液泵入反應釜的流速V3保持一致，即V1＝V2＝V3；

反應過程固定反應條件，維持反應體系中氨濃度為0.3～0.7mol/L，維持反應體系pH值為11.0～11.7，控制反應溫度為45～55℃，反應時間為18～26小時，通過共沉淀反應最終制得核心由Ni:Co:Mn＝8:1:1慢慢的減少到材料表面Ni:Co:Mn＝1:1:1的前驅體。

進一步的，所述溶液A中Ni:Co:Mn摩爾比為8:1:1、體積為0.7a，