[發(fā)明專利]一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811201588.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN109354077B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王一喬;訚碩;任永志;譚宇恒;宋世杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中偉新材料股份有限公司;湖南中偉新能源科技有限公司
• 主分類號(hào): C01G53/00
• 分類號(hào): C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 李青

本發(fā)明實(shí)施例提供一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體的制備方法，該制備方法的操作簡(jiǎn)單方便，對(duì)設(shè)備要求不高，其將金屬鹽溶液經(jīng)由多個(gè)進(jìn)液管，采用不同流量通入到反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，使得每個(gè)進(jìn)液管出口端的溶液局部反應(yīng)結(jié)晶條件不同，從而可以持續(xù)制備出均勻分布的具有多種一次顆粒形態(tài)的二次顆粒。該二次顆粒成品制備成最終的電池后，因其兼具有不同一次顆粒形態(tài)的優(yōu)勢(shì)，從而可以大幅提高電池的綜合性能。一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體，其采用上述多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體的制備方法制備得到，其由多種結(jié)晶形態(tài)的一次顆粒組成，其綜合各形態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)足相互短板，實(shí)現(xiàn)三元前軀體綜合性能的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來的新一代二次電池，廣泛用于小型便攜式電子通訊產(chǎn)品和電動(dòng)交通工具。電池材料制造是鋰電池產(chǎn)業(yè)中的核心環(huán)節(jié)。電池材料分為正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液等。正極材料是制造鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一，占據(jù)電池成本的25％以上，其性能直接影響了電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)，在鋰離子電池中占據(jù)核心地位。

目前，市場(chǎng)鋰離子電池正極材料合成工藝過程分為兩步進(jìn)行：先合成氫氧化物前驅(qū)體；再將氫氧化物前驅(qū)體與鋰鹽進(jìn)行混勻燒結(jié)，得到鋰離子電池氧化物正極材料。三元電池正極材料的前驅(qū)體通常為D50達(dá)到2～25μm的粉末狀球形顆粒，業(yè)內(nèi)稱之為二次顆粒。而二次顆粒則是由若干納米級(jí)的一次顆粒堆積而成，一次顆粒長(zhǎng)度為10～1000nm，其形態(tài)受結(jié)晶條件影響，分為茸狀、細(xì)針狀、紡錘狀、條狀、板狀、片狀、棒狀、花狀等。一次顆粒的形態(tài)對(duì)于后段燒結(jié)成三元正極材料的過程有較大影響，從而最終影響電性能，每種一次顆粒的形態(tài)對(duì)后端工序都可以產(chǎn)生不同的影響，因此可以通過控制一次顆粒的形態(tài)來實(shí)現(xiàn)最終正極材料的電性能的不同。

不同一次顆粒形態(tài)對(duì)于最終的電性能影響表現(xiàn)出明顯的偏好，例如：細(xì)針狀一次顆粒表現(xiàn)出較好的倍率性能，但容量偏低；條狀一次顆粒表現(xiàn)出較好安全性能，但倍率偏低；片狀一次顆粒表現(xiàn)出較好的容量性能，但循環(huán)偏低等等。然而，傳統(tǒng)的制備工藝中，通過控制反應(yīng)釜內(nèi)的溫度、氨濃度、攪拌、溫度、固含量、流量、pH來實(shí)現(xiàn)三元前軀體的正常制備，產(chǎn)出的一次顆粒形態(tài)比較單一。這樣最終制備成電池后，將受自身的優(yōu)劣勢(shì)影響，只能適用于某特定消費(fèi)領(lǐng)域，對(duì)于不同應(yīng)用方向的產(chǎn)品，產(chǎn)品相互之間需要重新進(jìn)行原料開發(fā)和工藝適配，從而增加了研發(fā)和生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體的制備方法，其操作簡(jiǎn)單方便，對(duì)設(shè)備要求不高，可以制備出包含多種結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體，其采用上述多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體的制備方法制備得到，其由多種結(jié)晶形態(tài)的一次顆粒組成，其綜合各形態(tài)的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)足相互短板，實(shí)現(xiàn)三元前軀體綜合性能的提高。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體的制備方法，其包括：

將包含鎳離子、鈷離子和錳離子的金屬鹽溶液與液堿溶液、氨水溶液一并通入到反應(yīng)釜中混合反應(yīng)；

其中，反應(yīng)釜具有多個(gè)用于通入金屬鹽溶液的進(jìn)液管，多個(gè)進(jìn)液管通入金屬鹽溶液的流量不同。

一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體，其由上述多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體的制備方法制備得到。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種多結(jié)晶形態(tài)的三元前驅(qū)體的制備方法，該制備方法的操作簡(jiǎn)單方便，對(duì)設(shè)備要求不高，其將金屬鹽溶液經(jīng)由多個(gè)進(jìn)液管，采用不同流量通入到反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，使得每個(gè)進(jìn)液管出口端的溶液局部反應(yīng)結(jié)晶條件不同，從而可以持續(xù)制備出均勻分布的具有多種一次顆粒形態(tài)的二次顆粒。該二次顆粒成品制備成最終的電池后，因其兼具有不同一次顆粒形態(tài)的優(yōu)勢(shì)，從而可以大幅提高電池的綜合性能。