[發明專利]一種單晶材料前驅體和復合氧化物粉體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011058850.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112174227B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 馬躍飛;李權;余康杰
• 申請（專利權）人: 廈門廈鎢新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;C01G53/00;H01M4/485;H01M4/505;H01M10/0525
• 代理公司: 廈門市精誠新創知識產權代理有限公司 35218
• 代理人: 方惠春

1.一種單晶材料前驅體的制備方法，其特征在于，該方法包括：

S1、將金屬單質和/或金屬氧化物、氧化劑Ⅰ、水、導電金屬鹽和任選的含氨溶液在電導率≥200uS/cm、氧化還原電位ORP值≤100mv、絡合劑濃度為3~50g/L的條件下進行化學腐蝕結晶反應以生成金屬氫氧化物顆粒，當顆粒粒徑D50長至單晶材料前驅體目標粒徑D50的1/5~1/2時，加入氧化劑Ⅱ進行氧化反應，所述氧化反應的氧化還原電位ORP值不低于化學腐蝕結晶反應的氧化還原電位ORP值，得到沉淀漿料；

S2、將所述沉淀漿料進行磁選得到磁性顆粒和漿料，再將漿料進行固液分離得到固體顆粒和濾液，之后將固體顆粒洗滌干燥后得到單晶材料前驅體；

所述金屬單質和/或金屬氧化物中的金屬元素選自鎳、鈷、錳、鋁、鋯、鎢、鎂、鍶、鈦和釔中的至少一種；

所述氧化劑Ⅰ選自硝酸、氧氣、空氣、氯酸鈉、高錳酸鉀和雙氧水中的至少一種；

所述氧化劑Ⅱ選自氧氣、空氣和雙氧水中的至少一種；

所述單晶材料前驅體包括內核以及包覆于內核表面的外殼層，所述內核的成分為二價金屬氫氧化物，所述外殼層的成分為二價金屬氫氧化物和三價金屬氫氧化物的混合物，所述單晶材料前驅體中三價金屬氫氧化物的占比為10%以下，所述單晶材料前驅體經氧化焙燒之后能夠轉化為單晶態的金屬氧化物。

2.根據權利要求1所述的單晶材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述導電金屬鹽選自鈉和/或鋰的硫酸鹽、氯化鹽和硝酸鹽中的至少一種；

所述含氨溶液選自氨水、硫酸銨、氯化銨、乙二胺四乙酸和硝酸銨中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的單晶材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述化學腐蝕結晶反應和氧化反應為連續式反應或者間歇式反應。

4.根據權利要求1所述的單晶材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述氧化反應的氧化還原電位ORP值較化學腐蝕結晶反應的氧化還原電位ORP值高100~500mv。

5.根據權利要求1所述的單晶材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述化學腐蝕結晶反應的條件包括氧化還原電位ORP值≤100mv，反應溫度為20~90℃，攪拌輸入功率為1~7kw/m²·h，反應體系中金屬離子濃度為1~30g/L，絡合劑濃度為3~50g/L，pH值為6~12，反應時間為30~150h。

6.根據權利要求1所述的單晶材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述氧化反應的條件包括氧化還原電位ORP值為-800~100mv，反應溫度為20~90℃，攪拌輸入功率為1~7kw/m²·h，pH值為6~12，反應時間為30~150h。

7.根據權利要求1所述的單晶材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述磁選為連續式磁選或間歇式磁選，磁選強度為100~5000Gas。

8.一種權利要求1-7任意一項所述方法制備得到的單晶材料前驅體，其特征在于，所述單晶材料前驅體包括內核以及包覆于內核表面的外殼層，所述內核的成分為二價金屬氫氧化物，所述外殼層的成分為二價金屬氫氧化物和三價金屬氫氧化物的混合物，所述單晶材料前驅體中三價金屬氫氧化物的占比為10%以下，所述單晶材料前驅體經氧化焙燒之后能夠轉化為單晶態的金屬氧化物。

9.根據權利要求8所述的單晶材料前驅體，其特征在于，所述單晶材料前驅體的粒徑D50為3~12μm；所述內核的粒徑D50為單晶材料前驅體整體粒徑D50的1/5~1/2。

10.根據權利要求8或9所述的單晶材料前驅體，其特征在于，所述單晶材料前驅體中的金屬元素選自鎳、鈷、錳、鋁、鋯、鎢、鎂、鍶、鈦和釔中的至少一種。

11.一種復合氧化物粉體的制備方法，其特征在于，該方法包括將權利要求8~10中任意一項所述的單晶材料前驅體與鋰源混合之后焙燒。