[發明專利]一種三元正極前驅體及其制備方法和用途在審
| 申請號： | 202110012616.0 | 申請日： | 2021-01-06 |
| 公開（公告）號： | CN112758995A | 公開（公告）日： | 2021-05-07 |
| 發明（設計）人： | 劉海昌;時迎華;張欣鵬;王永華 | 申請（專利權）人： | 上海卡耐新能源有限公司 |
| 主分類號： | C01G53/00 | 分類號： | C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 北京品源專利代理有限公司 11332 | 代理人： | 潘登 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 三元 正極 前驅 及其 制備 方法 用途 | ||
本發明提供了一種三元正極前驅體及其制備方法和用途。所述三元正極前驅體的化學式為NixCoyMn1?x?yCO3·aMg(BO2)2·bCe2(CO3)3，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0.001≤a≤0.1，0.0005≤b≤0.05。制備方法包括以下步驟：將主金屬鹽溶液、偏硼酸鹽溶液和沉淀劑溶液加入反應釜中進行反應，陳化，干燥，得到所述三元正極前驅體；其中，所述主金屬鹽為鎳鹽、鈷鹽、錳鹽、鎂鹽和鈰鹽。本發明通過選擇硼、鎂、鈰和沉淀劑的原料，實現了硼、鎂、鈰和鎳鈷錳在前驅體階段共沉淀，得到硼、鎂、鈰共摻雜的結構穩定的三元正極前驅體。由所述前驅體最終制得的電池其循環性能良好。
技術領域
本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種三元正極前驅體及其制備方法和用途。
背景技術
隨著由于Mg2+和Li+半徑接近，三元正極材料進行摻鎂替代部分Li離子，可以抑制鎳鋰混排穩定層狀結構，鈰摻雜對整體結構穩定性有提升，提升電池的循環性能，三元正極材料摻硼，B-O鍵能較強，提升材料結構穩定性，目前針對硼鎂的共摻雜沒有在前驅體階段實現，無法實現和主金屬元素的均勻混合。
CN108288694A公開了一種Mg2+摻雜AlF3包覆三元正極材料的制備方法，將NCM523前驅體配鋰燒結的三元材料再與堿式碳酸鎂燒結，得到摻Mg2+摻雜的三元正極材料，然后將其加入到Al(NO3)3溶液中進行分散，并緩慢滴加NH4F溶液在材料表面形成包覆層，過濾、洗滌、干燥后燒結，得Mg2+摻雜AlF3包覆的三元正極材料。雖然該方法先后通過摻雜和包覆對三元正極材料進行改性，使材料的倍率性能和循環性能顯著提高，但該材料的制備過程較為復雜，不利于工業化生產。
CN108550822A公開了一種鑭、鎂共摻雜高鎳三元鋰電池正極材料，將鎳源、鈷源、錳源和鑭源、鎂源均勻混合后加入沉淀劑和螯合劑，制備NCM前驅體漿料，通過預燒、燒結合成鑭摻雜的高鎳三元正極材料Li1.05-xMgxNi1-2y-zCoyMnyLazO2，本發明雖然克服了傳統高鎳三元正極材料循環穩定性較差的缺點，但由于該材料的合成都發生在前驅體共沉淀步驟，這對前驅體的生長過程影響較大，并且該合成過程的條件控制關系復雜。
CN106920934A公開了一種基于高鎳材料的鈷鎂共摻雜改性三元前驅體及正極材料的制備方法，將鎳鈷鎂混合溶液、氨水、和氫氧化鈉溶液混合在加熱反應釜中發生共沉淀反應得到一種基于高鎳材料的鈷鎂共摻雜改性三元前驅體前驅體，由于該方法所制備材料以鎳酸鋰為主導材料難免會有鎳的含量常常高于鋰含量(Li1-xNi1+xO2)，所以二價鎳總是會出現在鋰層中，導致材料的鋰離子擴散系數降低。
如何使硼鎂鈰實現和正極材料前驅體的主金屬元素鎳鈷錳元素均勻混合的目的，提高正極材料的結構穩定性，是目前亟待解決的一項技術問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種三元正極前驅體及其制備方法和用途。本發明通過選擇硼、鎂、鈰和沉淀劑的原料，實現了硼、鎂、鈰和鎳鈷錳在前驅體階段共沉淀，得到硼、鎂、鈰共摻雜的三元正極前驅體。所述三元正極前驅體結構穩定，由本發明制備的三元正極前驅體經過配鋰煅燒得到的三元正極材料具有較好的循環性能。
為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：
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