[發明專利]一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201911307404.4
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111018006A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 陳騰飛;趙永鋒;張雷;李娟;焦玉春;任小磊;連云峰;劉園;李明軍;劉飄
• 申請（專利權）人: 多氟多新能源科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州圖釘專利代理事務所(特殊普通合伙) 41164
• 代理人: 石路

1.一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，以該方法制備的高鎳三元正極材料的化學式為LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，0.6≤x≤0.9，且x+y+z=1，所述方法包括以下步驟：

步驟1）：制備鎳鈷錳的摩爾濃度比為x:y:z的高鎳混合鹽液A和鎳鈷錳的摩爾濃度比為a:b:c的低鎳混合鹽液B，其中，x+y+z=1，0.7≤x≤0.9；a+b+c=1，0.3≤a≤0.6；

步驟2）：將高鎳混合鹽液A、堿性溶液和絡合劑分流泵入到反應釜內，同時通入惰性氣體保護，控制反應體系的pH，生成高密實顆粒，粒度D50達到d1時，取出一定量作為晶種繼續合成，此時需調整反應體系的pH，使得后續反應以顆粒生長占主導地位；當粒度D50達到d2時，將低鎳混合鹽液B通過計量泵以一定流速v1通入到一定體積V1的混合鹽液A中，同時將AB的混合鹽液以v2的流速泵入反應釜繼續合成，以此進料方式實現反應釜內溶液濃度發生連續改變；此時在顆粒表面形成鎳含量從內到外逐漸降低的過渡層；當混合鹽液AB消耗完畢，將反應鹽液完全切換為B鹽液繼續合成，形成外層低鎳包覆層；其中，晶種尺寸d1為3~6μm，高鎳核心尺寸d2為7~10μm，混合鹽液B通入到混合鹽液A中的流速v1為3~20mL/min，混合鹽液A的體積V1為3~20L；

步驟3）：反應停止后，將產物進行壓濾水洗、烘干、過篩和除鐵，得到具有過渡層的核殼結構高鎳三元前驅體；

步驟4）：將前驅體和鋰源混合，在合適的氣氛下進行燒結，得到具有過渡層的核殼結構高鎳三元正極材料。

2.如權利要求1所述的一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，配置混合鹽液A和混合鹽液B所用的鎳鹽為硝酸鎳、醋酸鎳和硫酸鎳中的一種；鈷鹽為硝酸鈷、醋酸鈷和硫酸鈷中的一種；錳鹽為硝酸錳、醋酸錳和硫酸錳中的一種。

3.如權利要求1所述的一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液或者氫氧化鉀溶液之一，堿性溶液濃度為4~10moL/L。

4.如權利要求1所述的一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述絡合劑為氨水或者銨鹽溶液之一，絡合劑濃度為2~8moL/L。

5.如權利要求1所述的一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體為氮氣或氬氣。

6.如權利要求1所述的一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰、硝酸鋰或它們的水合物中的一種或多種，混合摩爾配比為Li：(Ni+Co+Mn)=1.01~1.12:1。

7.如權利要求1所述的一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，所述燒結包括預燒階段和高溫階段，所述預燒階段的溫度為300~700℃，保溫時間為3~15h，所述高溫階段的溫度為750~950℃，保溫時間為2~18h。

8.如權利要求7所述的一種核殼結構高鎳三元正極材料的制備方法，其特征在于，經過所述燒結步驟后，采用隨爐冷卻的方式冷卻。