[發(fā)明專(zhuān)利]一種層狀多元前驅(qū)體及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210002597.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114314695A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李權(quán);馬躍飛;洪禮訓(xùn);曾雷英;魏國(guó)禎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廈門(mén)廈鎢新能源材料股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01G53/00
• 分類(lèi)號(hào): C01G53/00;H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 彭輝劍;饒婕

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N層狀多元前驅(qū)體及其制備方法與應(yīng)用。該層狀多元前驅(qū)體的化學(xué)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(qū)體包括內(nèi)核、中間層和外層三層結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)核為多孔發(fā)散狀結(jié)構(gòu)，中間層為疏松片狀交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，外層為無(wú)序片狀堆積結(jié)構(gòu)，將其用于制備鋰離子電池或鎳氫電池時(shí)具有高充放電容量以及優(yōu)異的大電流充放電性能，且能有效提升電池的倍率性能和循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種層狀多元前驅(qū)體及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著新能源技術(shù)發(fā)展的日新月異，電動(dòng)汽車(chē)以及各種充電設(shè)備對(duì)充電電池提出了更高的要求，電池的容量的提高以及循環(huán)性能的提升勢(shì)在必行，其中電池中的正極材料是關(guān)鍵因素。正極材料中鎳含量的提高能夠一定程度上提升電池的容量，但同時(shí)循環(huán)性能和安全性能會(huì)惡化。因此，如何使得正極材料既能保持較高的容量，又具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性成為現(xiàn)在多元正極材料研究的熱點(diǎn)。

現(xiàn)有研究通常對(duì)正極材料進(jìn)行改性處理，如摻雜處理和表面包覆處理，但這往往都是在犧牲材料容量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改善處理，已經(jīng)不能滿足人們對(duì)電池正極材料容量的高要求，具有多層結(jié)構(gòu)的正極材料以獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到歡迎。專(zhuān)利CN112607791A通過(guò)在內(nèi)核表面包覆一層氫氧化鎳和一層氫氧化鈷，合成具有三層結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體材料，該材料利用金屬元素Ni和Co的各自?xún)?yōu)勢(shì)來(lái)提高材料的整體性能，鎳層提高材料的容量，鈷層提高材料的倍率性能。專(zhuān)利CN110828804A通過(guò)制備Al梯度包覆的四層前驅(qū)體材料，其中Al從材料的內(nèi)層到外層含量依次增加，利用金屬元素的梯度分布來(lái)提升材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而提升循環(huán)性能。上述方法制備的具有多層結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體材料主要聚焦于元素的作用，沒(méi)有研究材料本身的層狀結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響。

事實(shí)上，材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)材料的容量、循環(huán)壽命以及大電流充放電性能均具有較大的影響，研究不同結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體對(duì)材料的開(kāi)發(fā)具有重要作用。在材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究中，往往具有多層結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體性能優(yōu)于單層結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體，多層結(jié)構(gòu)可以發(fā)揮各層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，提高材料的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N層狀多元前驅(qū)體。

本申請(qǐng)的另一目的在于提供一種層狀多元前驅(qū)體的制備方法。

本申請(qǐng)的另一目的在于提供上述層狀多元前驅(qū)體在制備鋰離子電池或鎳氫電池中的應(yīng)用。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N層狀多元前驅(qū)體，其化學(xué)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(qū)體包括內(nèi)核、中間層和外層三層結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)核為多孔發(fā)散狀結(jié)構(gòu)，中間層為疏松片狀交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，外層為無(wú)序片狀堆積結(jié)構(gòu)。

本申請(qǐng)還提供上述層狀多元前驅(qū)體的制備方法。

上述層狀多元前驅(qū)體在制備鋰離子電池或鎳氫電池中的應(yīng)用也在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的有益效果是：