[發明專利]摻鉭鎳鈷鋁三元前驅體及其制備方法、鋰離子電池正極材料和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202011591925.X
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112701263A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 袁振秀;王一喬;歐寧;吳一雪
• 申請（專利權）人: 中偉新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

1.一種摻鉭鎳鈷鋁三元前驅體，其特征在于，包括內核、過渡層和殼層，所述過渡層包覆所述內核，所述殼層包覆所述過渡層；

所述內核的化學式為Ni_aCo_bTa_c(OH)₂，其中，a+b+c＝1，且0.5≤a≤0.9，0.01≤b≤0.4，0.01≤c≤0.2；

所述殼層的化學式為Ni_dCo_eAl_fTa_g(OH)₂，其中，d+e+f+g＝1，且0.5≤d≤0.9，0.01≤e≤0.3，0.01≤f≤0.2，0.01≤g≤0.1；

所述過渡層由所述內核的成分向所述殼層的成分梯度過渡。

2.根據權利要求1所述的摻鉭鎳鈷鋁三元前驅體，其特征在于，其化學通式為Ni_xCo_yAl_zTa_w(OH)₂，其中x+y+z+w＝1，且0.5≤x≤0.9，0.01≤y≤0.3，0.01≤z≤0.2，0.01≤w≤0.1；

優選地，Ta元素占所述摻鉭鎳鈷鋁三元前驅體總質量的0.01％-3％。

3.根據權利要求1或2所述的摻鉭鎳鈷鋁三元前驅體，其特征在于，所述內核的直徑為0.5-5μm；

優選地，所述殼層的厚度為0.1-5μm；

優選地，所述過渡層的厚度為0.1-4μm。

4.一種權利要求1-3任一項所述的摻鉭鎳鈷鋁三元前驅體的制備方法，其特征在于，包括：

將包括鎳鈷鉭三元混合溶液、第一堿溶液和第一絡合劑在內的原料混合，進行第一反應得到前驅體晶種；

將包括所述前驅體晶種、所述鎳鈷鉭三元混合溶液、第二堿溶液和第二絡合劑在內的原料混合，然后加入鋁鹽溶液，進行第二反應得到所述摻鉭鎳鈷鋁三元前驅體；

所述鋁鹽溶液的加入速度逐漸增大。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎳鈷鉭三元混合溶液中，鎳鈷鉭的摩爾比為(0.5-0.9)：(0.01-0.4)：(0.01-0.2)；

優選地，所述鎳鈷鉭三元混合溶液中，金屬離子的濃度為2-2.5mol/L；

優選地，所述第一堿溶液和所述第二堿溶液各自獨立的包括氫氧化鈉溶液；

優選地，所述氫氧化鈉溶液的濃度為1-12mol/L；

優選地，所述第一絡合劑和所述第二絡合劑各自獨立的包括氨水；

優選地，所述氨水的濃度為1-12mol/L；

優選地，所述鎳鈷鉭三元混合溶液、所述第一堿溶液和所述第一絡合劑的體積比為(1-2):(0.37-0.74):(0.09-0.18)；

優選地，所述鋁鹽溶液中還包括穩定劑；

優選地，所述穩定劑包括氫氧化鈉和/或檸檬酸鈉；

優選地，所述鋁鹽溶液中的鋁鹽包括硫酸鋁和/或硝酸鋁；

優選地，所述鋁鹽溶液的濃度為0.1-1mol/L；

優選地，所述前驅體晶種、所述鎳鈷鉭三元混合溶液、所述鋁鹽溶液、所述第二堿溶液和所述第二絡合劑的體積比為(1-2):(1-2):(0.37-0.74):(0.09-0.18)；

優選地，所述第一反應中，所述鎳鈷鉭三元混合溶液的加入速度為4-5L/h，所述第一堿溶液的加入速度為1.5-1.9L/h，所述的第一絡合劑加入速度為0.1-2L/h；

優選地，所述第二反應中，所述鎳鈷鉭三元混合溶液的加入速度為4-5L/h，所述第二堿溶液的加入速度為1.5-1.9L/h，所述第二絡合劑的加入速度為0.1-2L/h。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第一反應的溫度為60-65℃，反應體系的pH值為11.7-12.1；

優選地，所述第二反應的溫度為60-65℃，反應體系的pH值為11.5-11.7；

優選地，所述鋁鹽的加入速度從0.5L/h升高至2L/h。