[發明專利]一種層狀多元前驅體及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210002597.8
• 申請日: 2022-01-04
• 公開（公告）號: CN114314695A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 李權;馬躍飛;洪禮訓;曾雷英;魏國禎
• 申請（專利權）人: 廈門廈鎢新能源材料股份有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 彭輝劍;饒婕

1.一種層狀多元前驅體，其特征在于，所述層狀多元前驅體的化學組成為Ni_xCo_yMn_zM_1-x-y-z(OH)₂或Ni_xCo_yMn_zM_1-x-y-zCO₃，其中0≤x≤1.0，0≤y≤1.0，0≤z≤1.0，0≤x+y+z≤1，M為Mg、Zn、Al、Y、W、Ti、Zr或Sr中的至少一種；

所述層狀多元前驅體包括內核、中間層和外層三層結構，所述內核為多孔發散狀結構，中間層為疏松片狀交錯結構，外層為無序片狀堆積結構。

2.如權利要求1所述的層狀多元前驅體，其特征在于，所述層狀多元前驅體的振實密度為1.0-2.2g/cm³，比表面積為5-70m²/g，粒徑為1-60μm，平均孔徑為0.1-6μm，孔隙率為10％-80％。

3.如權利要求1所述的層狀多元前驅體，其特征在于，所述層狀多元前驅體內核的直徑為0.5-50μm，所述中間層的厚度為100nm-20μm，所述外層的厚度為10nm-5μm。

4.如權利要求3所述的層狀多元前驅體，其特征在于，所述內核的平均孔徑為0.1-1μm；所述中間層內形成網絡狀孔隙通道，所述中間層的平均孔徑為0.5-5μm；所述外層由片狀一次粒子堆積形成無序片狀堆積結構，所述一次粒子的尺寸為1-500nm。

5.一種如權利要求1-4中任一項所述的層狀多元前驅體的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：配置金屬鹽溶液A、金屬鹽溶液B、金屬鹽溶液C、沉淀劑溶液和絡合劑溶液；

S2：將金屬鹽溶液A、沉淀劑溶液和絡合劑溶液加入到反應體系中進行第一次共沉淀反應得到內核，反應體系中，攪拌輸出功率為1-5kw/m²·h，所述內核的長大速度0.1-1.0μm/h；將金屬鹽溶液B、沉淀劑溶液和絡合劑溶液加入到反應體系中進行第二次共沉淀反應，得到中間層，反應體系中，攪拌輸出功率為1-5kw/m²·h，所述中間層的長大速度為0.5-3.0μm/h；將金屬鹽溶液C、沉淀劑溶液和絡合劑溶液加入到反應體系中進行第三次共沉淀反應，得到外層，反應體系中，攪拌輸出功率為5-10kw/m²·h，所述外層的長大速度為0.1-1.0μm/h；

S3：將S2中反應后得到的產物進行陳化、過濾、洗滌，然后烘干即得所述層狀多元前驅體材料；

其中，所述金屬鹽溶液A、金屬鹽溶液B和金屬鹽溶液C各自獨立地為Ni鹽溶液、Co鹽溶液、Mn鹽溶液或M鹽溶液中的至少一種。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽為硫酸鹽、硝酸鹽或氯鹽中的至少一種。

7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述沉淀劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉中的至少一種；絡合劑為氨水、硫酸銨、氯化銨、硝酸銨或碳酸銨中的一種。

8.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽溶液0.5-3mol/L，沉淀劑濃度為0.5-20mol/L，絡合劑濃度為0.5-10.0mol/L。

9.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，S2中所述第一共沉淀反應、第二共沉淀反應和第三共沉淀反應的反應條件各自獨立地為：pH為9-14，溫度為40-90℃。

10.一種如權利要求1-4中任一項所述的層狀多元前驅體在制備鋰離子電池或鎳氫電池中的應用。