[發(fā)明專利]三元前驅(qū)體材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780035059.6
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109311698B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬躍飛;鄭雋
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門廈鎢新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 彭輝劍

1.一種三元前驅(qū)體材料的制備方法，包括如下步驟：

S1，將鎳源、鈷源和錳源按照預(yù)定的比例進(jìn)行稱量并溶解于去離子水中形成第一混合溶液，并且使所述第一混合溶液中的鎳離子、鈷離子和錳離子的摩爾比為預(yù)定的比例；

S2，第一混合溶液及第一強(qiáng)堿溶液加入到第一反應(yīng)器中，然后向其中加入第一絡(luò)合劑，所述第一混合溶液與第一反應(yīng)器中的氫氧根離子反應(yīng)生成晶種，其中，所述第一反應(yīng)器在加入第一混合溶液及第一強(qiáng)堿溶液之前其內(nèi)部具有底液，所述第一反應(yīng)器內(nèi)底液的高度高于所述第一反應(yīng)器的進(jìn)料口的高度；

S3，將在S2中反應(yīng)得到的所述晶種加入第二反應(yīng)器內(nèi)，然后再將第二絡(luò)合劑、由鎳源、鈷源和錳源溶解于去離子水中形成的第二混合溶液以及第二強(qiáng)堿溶液加入至所述第二反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行充分反應(yīng)并生成具有沉淀的料漿，通過過濾返回的方式控制所述料漿中的固含量介于700-1600g/L之間，并且過濾返回的時間控制在1-12h之間；

S4，將S3中充分反應(yīng)得到的所述料漿轉(zhuǎn)移至陳化槽中繼續(xù)反應(yīng)然后進(jìn)行固液分離，并用去離子水清洗分離出的沉淀；

S5，將在S4中得到的沉淀物在富氧氣氛中烘干得到三元前驅(qū)體材料，所述三元前軀體材料的分子式為Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中x+y+z＝1，x，y，z的取值范圍為0～1，且x、y、z均不等于0和1，所述三元材料前驅(qū)體呈球形結(jié)構(gòu)，所述球形結(jié)構(gòu)包括外殼、內(nèi)核和過渡層，所述外殼為致密結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)核為疏松多孔結(jié)構(gòu)，所述過渡層設(shè)置于所述外殼和內(nèi)核之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元前驅(qū)體材料的制備方法，其特征在于，所述第一反應(yīng)器和所述第二反應(yīng)器為大循環(huán)通量反應(yīng)釜，所述大循環(huán)通量反應(yīng)釜為誘導(dǎo)式導(dǎo)流筒結(jié)構(gòu)，循環(huán)通量為10m³/h-40m³/h。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三元前驅(qū)體材料的制備方法，其特征在于，在步驟S2中，所述第一絡(luò)合劑以預(yù)定的速度連續(xù)加入至第一反應(yīng)器內(nèi)，并且所述第一絡(luò)合劑的濃度自0g/L逐步升高至45g/L，連續(xù)加入所述第一絡(luò)合劑的時間介于1-24小時之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元前驅(qū)體材料的制備方法，其特征在于，在步驟S2中，所述第一反應(yīng)器內(nèi)的pH 值介于10.5-12.8之間，并且所述第一反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)溫度介于40-80℃之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元前驅(qū)體材料的制備方法，其特征在于，在步驟S2中，所述晶種的粒徑介于1-9μm之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元前驅(qū)體材料的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，所述第二反應(yīng)器內(nèi)的pH 值介于10.5-12.8之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三元前驅(qū)體材料的制備方法，其特征在于，在步驟S5中，所述烘干溫度介于270-350℃之間，烘干時間介于1-4小時之間。

8.一種三元前驅(qū)體材料，其特征在于，所述三元前驅(qū)體材料根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的三元前驅(qū)體材料的制備方法制得，所述三元前驅(qū)體材料的分子式為Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中x+y+z＝1，x，y，z的取值范圍為0～1，且x、y、z均不等于0和1，所述三元材料前驅(qū)體呈球形結(jié)構(gòu)，所述球形結(jié)構(gòu)包括外殼、內(nèi)核和過渡層，所述外殼為致密結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)核為疏松多孔結(jié)構(gòu)，所述過渡層設(shè)置于所述外殼和內(nèi)核之間，所述三元前驅(qū)體材料由氫氧化鎳、氫氧化鈷和氫氧化錳于原子級別混合形成的混合物，并且所述外殼的結(jié)晶度高于所述內(nèi)核的結(jié)晶度，所述過渡層的結(jié)晶度介于所述外殼和所述內(nèi)核之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三元前驅(qū)體材料，其特征在于，所述三元前驅(qū)體材料的D₅₀介于2-18μm之間，并且(D₅+D₉₅):D₅₀≤2.2。