[發明專利]一種高球形三元前驅體及其制備方法

有效

• 申請號: 202111158931.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114150378B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 劉剛;焦凱龍;吳靜;梁亮亮
• 申請（專利權）人: 寧波容百新能源科技股份有限公司
• 主分類號: C30B29/10
• 分類號: C30B29/10;C30B7/14;C30B29/60;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京知果之信知識產權代理有限公司 11541
• 代理人: 高科;李志剛

本發明公開了一種高球形度三元中小顆粒前驅體及其制備方法，包括以下步驟：配置含有鎳鈷錳離子的混合鹽溶液；在惰性氣體保護下，向加有底液的晶種釜中持續加入上述混合鹽溶液、燒堿、氨水溶液，并保證反應液的pH為10?13，經反應得晶種小顆粒；晶種釜通過梯級溢流的方式將晶種小顆粒溢流分散至與其串聯或并聯的反應釜進行間歇法生產，并控制晶種釜中晶種小顆粒D50的漲幅，待晶種顆粒達到合格粒度后，進行處理得所述的高球形度三元中小顆粒前驅體。本發明的有益效果為：本發明所述的高球形度前驅體的制備方法通過控制減小晶種小顆粒的開機粒度，并且控制前驅體前期的生長速度增大三元前驅體的反應時間，進而增大晶種顆粒間的碰撞次數，從而提高球形度。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高球形三元前驅體及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其較高的能量密度、低成本和長壽命等優點，得到了越來越廣泛的應用。為了追求更高的容量，鎳鈷錳酸鋰三元正極材料成為目前的主要開發方向。鎳鈷錳酸鋰正極材料主要分為二次球和單晶兩個方向。二次球材料，在較高的充放電電壓情況下，伴隨著鋰離子的脫嵌會導致其晶體結構破碎，進而材料失效；單晶材料相對二次球而言，充放電電壓更高，壓實密度大，循環壽命長，廣泛應用于儲能等領域。

單晶正極材料的合成是將金屬鋰鹽和三元中小顆粒前驅體通過混合、燒結、破碎、過篩等工藝制備而成。三元中小顆粒前驅體的球形度差會影響單晶正極材料的燒結均勻性，進而會影響電池的均勻性；同時前驅體球形度差還會影響單晶正極材料的加工性能，造成破碎困難，篩上物偏高等問題，提高了加工成本。因此改善三元中小顆粒前驅體的球形度變得尤為重要。

專利號為CN110040790A的中國發明申請公開了一種高球形度鎳鈷錳三元前驅體及其制備方法，在共沉淀反應體系中添加硬質微球來增加碰撞從而改善球形度。

專利號為CN111646521A利用氣泡抑制前驅體顆粒的碰撞團聚，增大循環死區的湍流擴散，改善小顆粒鎳鈷錳三元前驅體分散性和球形度。

專利號為CN111196613A一種高球形度三元前驅體晶種的制備方法及使用該晶種制備高球形度三元前驅體的方法。通過在反應合成底液中加入不溶于底液的固體顆粒強烈攪拌分散，得到晶種，透過小顆粒晶種的微孔過濾管抽取漿液，將反應釜中符合所需粒度的小顆粒晶種分離出來連續生產。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種能提高三元單晶正極材料均勻性和加工性能的高球形度三元前驅體及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種高球形度三元中小顆粒前驅體，所述前驅體的通式為：?Ni_xCo_yMn_z(OH)_2+a，其中，x+y+z＝1，0.5≤x≤0.95，0≤y≤0.6，0≤z≤0.8，0≤a?≤0.5；

所述高球形度三元中小顆粒前驅體的球形度為：0＜球形度＜1；

球形度計算公式為：4ΠS/L²-1；

其中：S為顆粒的面積，L為周長。備注，球形度越小，顆粒越圓。

本申請的第二方面提供一種高球形度三元中小顆粒前驅體的制備方法，包括以下步驟：

(1)配置含有鎳鈷錳離子的混合鹽溶液；

(2)在惰性氣體保護下，向加有底液的晶種釜中持續加入上述混合鹽溶液、燒堿、氨水溶液，并保證反應液的pH為10-13，在加熱的條件下混合攪拌均勻，得晶種小顆粒；