[發明專利]一種環狀孔隙三元正極前驅體及其制備方法

有效

• 申請號: 202111160463.0
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113896255B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 倪湖炳;劉剛;牛磊;楊超;王金龍
• 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: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00
• 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

本發明公開了一種環狀孔隙三元正極前驅體及其制備方法，包括以下步驟：(1)配制含有金屬離子的混合鹽溶液；(2)配制堿金屬氫氧化物溶液；(3)配制絡合劑溶液；(4)在惰性氣體保護下，將步驟(1)所得混合鹽溶液和步驟(2)所得堿金屬氫氧化物溶液加入反應釜中，并向反應釜中交替通入絡合劑，得三元正極前驅體漿料；(5)將所得三元正極前驅體漿料依次經洗滌、干燥、過篩處理。本發明的有益效果為：本發明所述的方法將第一類絡合劑和第二類絡合劑交替通入使得到的三元正極前驅體的內部孔隙呈環狀均勻分布，且前驅體環狀孔隙的位置和寬度大小可以通過更改第一類絡合劑和第二類絡合劑的使用時機進行調控，其改善了正極產品的抗壓強度。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種環狀孔隙三元正極前驅體及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展和科技的進步，鋰離子電池技術發展的越來越成熟，其使用的鎳鈷錳酸鋰三元正極材料具有高容量、長壽命、低成本等很多優點。

三元前驅體是合成三元電池正極材料的關鍵，直接影響了電池材料的性能，目前存在的問題前驅體內部過于緊實導致高鎳三元正極材料的抗壓強度低容易碎裂，從而導致循環性能差，，降低電池的使用壽命。

專利申請公布號CN 109485104 A公開了一種通過微泡裝置增加三元前驅體的比表面積(BET)降低三元材料前軀體的結晶度，其通過物理方法向反應溶液液相部吹掃氧化性氣體，氧化了鈷元素和添加劑元素，增加了前驅體的比表面積(BET)同時降低了結晶度。然而該方法需要增加特殊設備來增加氧化性氣體，只可以定向增加孔隙率，而且物理方法吹入空氣無法保證溶液內部均勻分布氣體。

發明內容

本申請的主要目的在于提供一種抗壓強度較高的三元正極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：

一種環狀孔隙三元正極前驅體，所述環狀孔隙三元正極前驅體的通式為 Ni_xCo_yM_z(OH)_2+a，其中，x+y+z＝1，0.5≤x≤0.95，0≤y≤0.3，0≤z≤0.5，0≤a≤ 0.5，所述M是金屬元素，所述M選自Mg、Ca、Al、Ti、Mn、Zr或Zn的至少一種；所述的前驅體內部分布有環狀孔隙。

本申請的第二方面提供一種環狀孔隙三元正極前驅體的制備方法，包括以下步驟：

(1)配制含有金屬離子的混合鹽溶液；配制堿金屬氫氧化物溶液；配制絡合劑溶液；所述絡合劑溶液包括第一類絡合劑和第二類絡合劑，所述第一類絡合劑為氨水溶液，所述第二類絡合劑為氨基酸類有機絡合劑溶液；

(2)在惰性氣體保護下，將步驟(1)所得混合鹽溶液和堿金屬氫氧化物溶液加入反應釜中，并向反應釜中交替通入第一類絡合劑、第二類絡合劑，在加熱的條件下攪拌進行反應，得三元正極前驅體漿料；

(3)將步驟(2)所得三元正極前驅體漿料依次經洗滌、干燥、過篩處理，得所述的環狀孔隙三元正極前驅體。

本發明所述環狀孔隙三元正極前驅體的制備方法，利用氨水和氨基酸類絡合劑對鎳鈷錳鹽絡合能力的差異(氨基酸類絡合劑形成的一次粒子更加細長，堆積更為疏松，可以形成較多孔隙結構)，控制前驅體內部孔隙率分布，進而改善正極產品抗壓強度較低，電池使用過程中晶體擠壓導致結構破壞循環差的問題。

上述環狀孔隙三元正極前驅體的制備方法，作為一種優選的實施方案，混合鹽溶液中金屬離子總濃度為1-3mol/L。

上述環狀孔隙三元正極前驅體的制備方法，作為一種優選的實施方案，步驟 (1)中，所述堿金屬氫氧化物溶液為NaOH、KOH或LiOH的至少一種。

優選地，步驟(1)中，堿金屬氫氧化物溶液的濃度為1-15mol/L。