[發(fā)明專利]一種摻雜型高鎳三元前驅(qū)體及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201811318297.0 | 申請(qǐng)日： | 2018-11-07 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN109987647B | 公開(kāi)（公告）日： | 2021-07-13 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王汝娜;顏?zhàn)匀?/a>;哈立;楊新河;周恒輝 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 北京泰豐先行新能源科技有限公司;北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/505 | 分類號(hào)： | H01M4/505;H01M4/525;C01G53/00;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200 | 代理人： | 邱曉鋒 |
| 地址： | 102200 北京市*** | 國(guó)省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 摻雜 型高鎳 三元 前驅(qū) 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種摻雜型高鎳三元前驅(qū)體及其制備方法。該摻雜型高鎳三元前驅(qū)體的化學(xué)式為：NixCoyMnzMn(OH)2，其中x+y+z＝1，0.8≤x＜1，0＜y＜0.2，0＜z＜0.2，0＜n＜0.01；M選自Zr、Ce、V、Cr、Sr、Mo、Sc、La、P、Nb、Y、Ga中的至少一種。該摻雜型高鎳三元前驅(qū)體的制備方法為：首先制備無(wú)摻雜的高鎳三元前驅(qū)體，然后加入M，繼續(xù)反應(yīng)制備摻雜的高鎳三元前驅(qū)體。本發(fā)明既保證了前驅(qū)體的綜合指標(biāo)又實(shí)現(xiàn)了元素的有效摻雜，采用該摻雜型高鎳三元前驅(qū)體制備得到的摻雜型高鎳三元正極材料，其循環(huán)性能有較大的提升。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鋰電正極材料及其前驅(qū)體領(lǐng)域，尤其涉及一種摻雜型高鎳三元前驅(qū)體及其制備方法。
背景技術(shù)
近年來(lái)，三元材料動(dòng)力電池的研究和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，業(yè)界普遍認(rèn)為NCM動(dòng)力電池將會(huì)成為未來(lái)電動(dòng)汽車的主流選擇。一般而言，基于安全性和循環(huán)性的考慮，三元?jiǎng)恿﹄姵刂饕捎?33、442和523這幾個(gè)鎳含量相對(duì)較低的系列，但是隨著EV對(duì)能量密度的要求越來(lái)越高，622、811等高鎳三元材料也越來(lái)越受到重視。
高鎳三元材料具有較高的能量密度，但眾所周知，三元材料中的鎳含量越高，材料的穩(wěn)定性越差，安全性越差。為了改善這個(gè)問(wèn)題，其中一個(gè)手段是對(duì)材料進(jìn)行摻雜改性，在三元材料晶格中摻雜一些金屬離子，可以抑制Li/Ni的陽(yáng)離子混排，有助于減少首次不可逆容量，金屬離子摻雜可以使層狀結(jié)構(gòu)更完整，從而有助于提高倍率，還可以提高三元材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，改善循環(huán)性能。
關(guān)于NCM的摻雜改性，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都進(jìn)行了很多的研究。專利CN107978752A公開(kāi)了一種高安全性鋰離子電池正極材料及其制備方法，該方法在制備前驅(qū)體時(shí)，在開(kāi)始即加入摻雜元素Zr、Mg、Al等，通過(guò)控制反應(yīng)釜中的pH值和轉(zhuǎn)數(shù)等工藝條件來(lái)制備摻雜型前驅(qū)體，然后制得正極材料。專利CN105098158A公開(kāi)了一種鋯摻雜的鋰離子電池正極材料及其制備方法，該方法也是在一開(kāi)始即按照化學(xué)式中的化學(xué)計(jì)量比將鋰鹽、錳鹽、鎳鹽、鋯鹽等一起制成鹽溶液，通過(guò)控制反應(yīng)條件，并經(jīng)過(guò)高溫煅燒等工藝制備得到正極材料。專利CN108232150A公開(kāi)了一種鋰離子電池正極材料，其含義摻雜元素M和包覆元素N，M可以是鋁、鋯等元素，其制備方法主要是通過(guò)加入M元素源，經(jīng)過(guò)兩次燒結(jié)制備得到鋰離子電池正極材料。但上述現(xiàn)有技術(shù)都不能獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)性能良好的高鎳三元材料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜型高鎳三元前驅(qū)體及其制備方法，研究了元素?fù)诫s后對(duì)前驅(qū)體的影響規(guī)律，特別是對(duì)前驅(qū)體的粒度大小及比表面積的影響，并提出了解決方案。
本發(fā)明提供的一種摻雜型高鎳三元前驅(qū)體，其化學(xué)式為：NixCoyMnzMn(OH)2，其中x+y+z＝1，0.8≤x＜1，0＜y＜0.2，0＜z＜0.2，0＜n＜0.01。M選自Zr、Ce、V、Cr、Sr、Mo、Sc、La、P、Nb、Y、Ga中的一種或幾種。
優(yōu)選地，所述前驅(qū)體的中位徑即D50為8～15μm。
優(yōu)選地，所述前驅(qū)體的振實(shí)密度為1.8～2.5g/cm3。
本發(fā)明還提供一種上述摻雜型高鎳三元前驅(qū)體的制備方法，首先是無(wú)摻雜的高鎳三元前驅(qū)體的制備(D50＝6～10μm)，其次在此基礎(chǔ)上繼續(xù)反應(yīng)制備摻雜的高鎳三元前驅(qū)體(D50＝8～15μm)。
該制備方法具體包括如下步驟：
(1)按一定比例配制Ni、Co、Mn混合鹽溶液，得到溶液A，濃度為0.5～2mol/L。
(2)按一定比例配制Ni、Co、Mn、M混合鹽溶液，得到溶液B，濃度為0.5～2mol/L。
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