[發(fā)明專利]一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111682199A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 徐明宇;馬宗青
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫博力盛能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/505;H01M10/0525;C01G53/00
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本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料用鎳鈷錳三元前驅(qū)體及其制備方法。本發(fā)明的鎳鈷錳三元前驅(qū)體結(jié)構(gòu)通式為Ni_aCo_bMn_c(OH)_x(CO₃)_y，其中0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，a+b+c＝1；x+2y＝2，0＜x≤1.92，0.04≤y；通過共沉淀法制備本發(fā)明所涉及的鎳鈷錳三元前驅(qū)體。本發(fā)明的鎳鈷錳三元前驅(qū)體可以制備出結(jié)構(gòu)疏松的鎳鈷錳三元鋰離子電池正極材料，以滿足高功率鋰離子電池需求，最終在混合動力汽車中大規(guī)模使用。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領域，具體涉及制備鋰離子電池正極材料的鎳鈷錳三元前驅(qū)體及其制備方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池因電壓平臺高、放電比容量高、循環(huán)性能好、無記憶效應、環(huán)保等優(yōu)點而被廣泛應用。鋰離子電池主要由正極材料、負極材料和電解液組成，其中正極材料對鋰離子電池性能起著至關(guān)重要的作用，而用于制備正極材料的前驅(qū)體對正極材料的性能又極為重要。目前國內(nèi)主要使用氫氧化物體系通過共沉淀法來生產(chǎn)鎳鈷錳三元前驅(qū)體。

使用氫氧化物體系制備得到的鎳鈷錳三元前驅(qū)體結(jié)構(gòu)致密，最終制備的三元材料振實密度高、壓實密度大，能夠使鋰離子電池具備優(yōu)秀的體積能量密度。但是，由于使用氫氧化物體系鎳鈷錳三元前驅(qū)體制備的三元材料結(jié)構(gòu)過于致密，使得該三元材料不適合制備高功率鋰離子電池，不能夠滿足混合動力汽車中電池性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述問題，本發(fā)明提供一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體及其制備方法，使用本發(fā)明的鎳鈷錳三元前驅(qū)體可以制備出結(jié)構(gòu)疏松的鎳鈷錳三元鋰離子電池正極材料，以滿足高功率鋰離子電池需求，最終在混合動力汽車中大規(guī)模使用。

具體地，本發(fā)明提供一種鎳鈷錳三元前驅(qū)體，該鎳鈷錳三元前驅(qū)體可以用于制備高功率三元鋰離子電池正極材料。本發(fā)明鎳鈷錳三元前驅(qū)體結(jié)構(gòu)通式為Ni_aCo_bMn_c(OH)_x(CO₃)_y，其中0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，a+b+c＝1；x+2y＝2，0＜x≤1.92，0.04≤y。

本發(fā)明的鎳鈷錳三元前驅(qū)體中碳含量為m，其中0.5％＜m＜10.2％。

本發(fā)明所述的鎳鈷錳三元前驅(qū)體的制備方法，包括如下步驟：

(1)將可溶性鎳鹽、鈷鹽和錳鹽按照所含元素鎳∶鈷∶錳＝a∶b∶c的摩爾比溶于去離子水中，配制成鎳、鈷、錳離子總濃度為1～5mol/L的溶液；

(2)配制堿、碳酸鹽與氨水的混合溶液，其中OH^-與CO₃^2-的總濃度為1～5mol/L，氨水濃度為0.1～0.5mol/L；

(3)在惰性氣體保護的條件下，將步驟(2)配制的堿、碳酸鹽與氨水的混合溶液與步驟(1)配制的可溶性鎳、鈷、錳鹽溶液混合，控制體系pH值為11.1-11.9，通過共沉淀反應生成鎳鈷錳三元前驅(qū)體；

步驟(1)中所述的可溶性鎳鹽可以是硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳、乙酸鎳中的一種或兩種以上的混合鹽；可溶性錳鹽可以是硫酸錳、硝酸錳、氯化錳、乙酸錳中的一種或兩種以上的混合鹽；可溶性鈷鹽可以是硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、乙酸鈷中的一種或兩種以上的混合鹽。

步驟(2)中所述的堿可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種的混合物；碳酸鹽可以是碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銨、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫銨中的一種或兩種以上的混合物。