[發明專利]一種多層結構的鋰離子電池用前驅體、正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011301081.0
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112607791B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 韓坤明;孫洪旭;黃震雷;申蘭耀;于永利;蔣寧;張驍;頡小龍;王麗瓊
• 申請（專利權）人: 北京泰豐先行新能源科技有限公司;青海泰豐先行鋰能科技有限公司;北大先行科技產業有限公司
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;C01G51/04;C01G45/02;C01G53/00;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

1.一種多層結構的鋰離子電池用前驅體，其特征在于，所述前驅體的組成為

xMn(OH)₂-yNi(OH)₂-zCo(OH)₂，其中x+y+z＝1，0.1≤x≤0.5，0.3≤y≤0.8，0≤z≤0.2；

所述前驅體為球形顆粒，具有多層結構，其最內層為Mn_xNi_y-bCo_z-c(OH)_2-2b-2c，中間層為bNi(OH)₂，最外層為cCo(OH)₂，其中0≤b≤y，0≤c≤z；其中Ni元素的作用為提供高容量，Co元素的作用為提升倍率性能，Mn元素的作用為穩定材料結構；

所述多層結構的鋰離子電池用前驅體采用以下步驟制備而成：

分階段將Mn、Ni、Co的金屬鹽溶液、氫氧化鈉溶液、絡合劑溶液通入反應釜中在惰性氣體保護下進行反應；

將反應后的產物經過過濾、洗滌、干燥，得到鋰離子電池用前驅體；

所述分階段將Mn、Ni、Co的金屬鹽溶液、氫氧化鈉溶液、絡合劑溶液通入反應釜中在惰性氣體保護下進行反應，包括：

分別配置適量的Mn、Ni、Co的金屬鹽溶液，先將Mn的金屬鹽溶液與氫氧化鈉溶液、氨水加入反應釜中進行反應；

當Mn的金屬鹽溶液消耗完畢后，通入Ni的金屬鹽溶液，消耗完畢后再通入Co的金屬鹽溶液，此過程中氫氧化鈉溶液、氨水持續通入，并保持pH、溫度、攪拌不變。

2.一種權利要求1所述多層結構的鋰離子電池用前驅體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

分階段將Mn、Ni、Co的金屬鹽溶液、氫氧化鈉溶液、絡合劑溶液通入反應釜中在惰性氣體保護下進行反應；

將反應后的產物經過過濾、洗滌、干燥，得到鋰離子電池用前驅體；

所述分階段將Mn、Ni、Co的金屬鹽溶液、氫氧化鈉溶液、絡合劑溶液通入反應釜中在惰性氣體保護下進行反應，包括：

分別配置適量的Mn、Ni、Co的金屬鹽溶液，先將Mn的金屬鹽溶液與氫氧化鈉溶液、氨水加入反應釜中進行反應；

當Mn的金屬鹽溶液消耗完畢后，通入Ni的金屬鹽溶液，消耗完畢后再通入Co的金屬鹽溶液，此過程中氫氧化鈉溶液、氨水持續通入，并保持pH、溫度、攪拌不變。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽溶液是硫酸鹽溶液、草酸鹽溶液、硝酸鹽溶液、乙酸鹽溶液、氯化物溶液中的一種。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述絡合劑溶液是氨水、EDTA、硫酸銨、氯化銨、碳酸氫銨、碳酸二氫銨中的一種。

5.一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，所述正極材料的組成為Li_1+aMn_xNi_yCo_zO₂，其中

x+y+z＝1，0.1≤x≤0.5，0.3≤y≤0.8，0≤z≤0.2，0≤a≤0.15；

所述正極材料具有多層結構，其內層為Li_1+a1Mn_x1Ni_y1Co_z1O₂，中間層為Li_1+a2Mn_x2Ni_y2Co_z2O₂，外層為Li_1+a3Mn_x3Ni_y3Co_z3O₂，其中x1≠x2≠x3，y1≠y2≠y3，z1≠z2≠z3，x1+y1+z1＝1，x2+y2+z2＝1，x3+y3+z3＝1，0.5≤x1≤1.0，0.5≤y2≤1.0，0.5≤

z3≤1.0；

所述正極材料采用以下步驟制備而成：

將權利要求1所述前驅體與鋰鹽混合均勻，結合不同元素在燒結過程中的擴散難易程度不同，配合燒結得到多層結構的鎳鈷錳酸鋰正極材料。