[發明專利]復合三元前驅體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202111307025.2
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114057237B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 陳小勇;吳浩;高琦;鄭江峰
• 申請（專利權）人: 廣東佳納能源科技有限公司;清遠佳致新材料研究院有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01F5/02;C01F7/02;C01F7/021;H01M4/36;H01M4/50;H01M4/505;H01M4/52;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 黃志云

本申請涉及鋰電池材料技術領域，提供了一種復合三元前驅體，本申請提供的復合三元前驅體具有核殼結構，包括三元前驅體材料和包覆在三元前驅體材料表面的油酸金屬絡合物層。由于復合三元前驅體含有包覆在三元前驅體材料表面的油酸金屬絡合物層，油酸金屬絡合物層能夠均勻的包覆在三元前驅體材料的表面，進一步使形成的復合三元前驅體與鋰源燒結后，形成金屬氧化物層包覆的鋰離子三元正極材料更有利于增強電池的循環壽命。

技術領域

本申請屬于鋰電池材料技術領域，尤其涉及一種復合三元前驅體及其制備方法和應用。

背景技術

隨著新能源的高速發展，鋰離子電池以其獨特的優勢引起了廣泛的關注，尤其是在3C類產品和新能源汽車領域得到了廣泛應用。

三元材料作為當前熱門的鋰離子電池正極材料，具有比容量高，安全性能好等諸多優點。高鎳三元正極材料能夠極大的提升比容量，然而，高鎳材料也會引發一系列問題，如鎳含量的升高會導致鈷和錳含量的降低，從而影響電池的循環壽命以及使用安全性。此外，高鎳材料容易發生陽離子混排，造成材料的電化學性能衰減。

為解決上述問題，目前主要采用各種包覆手段對材料進行改性實現材料結構的穩定性，然而所采用的包覆改性手段大多為高價氧化物，不僅步驟繁瑣且成本高昂，不利于產業化推廣。

發明內容

本申請的目的在于提供一種復合三元前驅體及其制備方法和應用，旨在解決現有的三元鋰電池正極材料的制備方法存在工藝步驟繁瑣和成本高的問題。

為實現上述申請目的，本申請采用的技術方案如下：

第一方面，本申請提供一種復合三元前驅體，所述復合三元前驅體具有核殼結構，包括三元前驅體材料和包覆在三元前驅體材料表面的油酸金屬絡合物層。

第二方面，本申請提供一種復合三元前驅體的制備方法，所述制備方法包括：

提供鎳鈷錳三元前驅體母液和pickering油相乳化液，所述pickering油相乳化液含有油酸金屬絡合物；

將所述鎳鈷錳三元前驅體母液與所述pickering油相乳化液進行混合處理，形成pickering乳液；

將所述pickering乳液進行離心和干燥處理，獲得包覆結構的復合三元前驅體材料。

第三方面，本申請提供一種三元材料，所述三元材料是由上述的復合三元前驅體或上述制備方法制備得到的復合三元前驅體與鋰源的混合物燒結形成。

第四方面，本申請提供一種正極材料，包括上述的三元材料。

本申請第一方面提供的復合三元前驅體，該復合三元前驅體由于含有包覆在三元前驅體材料表面的油酸金屬絡合物層，油酸金屬絡合物層能夠均勻的包覆在三元前驅體材料的表面，進一步使形成的復合三元前驅體與鋰源燒結后，形成金屬氧化物層包覆的三元材料更有利于鋰離子的嵌入和脫出，因此，能夠有效增大電池的容量。

本申請第二方面提供的復合三元前驅體的制備方法，先將鎳鈷錳三元前驅體母液與pickering油相乳化液進行混合形成pickering乳液體系，然后對pickering乳液體系進行離心和干燥處理，便可以實現對鎳鈷錳三元前驅體表面進行包覆，形成均勻的油酸金屬絡合物的表面包覆層，這種核殼結構的復合三元前驅體與鋰源燒結后，會形成金屬氧化物層包覆的鎳鈷錳三元材料，這樣層狀結構更有利于鋰離子快速的嵌入和脫出，從而具有高的電子導電率和離子導電率，因此能夠有效增大電池的容量。此外，采用pickering乳液體系形成油酸金屬絡合物層包覆三元前驅體，不僅制備方法簡單、成本低，而且包覆層均勻，便于工業化生產。

本申請第三方面提供的三元材料，由復合三元前驅體與鋰源的混合物燒結形成金屬氧化物層包覆的三元材料，這種由包覆形成的層狀結構更有利于鋰離子的嵌入和脫出，由此電池容量得到很大的提升。