[發明專利]一種多冠狀多元素球形包覆型前驅體及其制備方法、化學包覆修飾產品及方法

有效

• 申請號: 202211116652.2
• 申請日: 2022-09-14
• 公開（公告）號: CN115465899B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 魏玲;梁國文;田新勇;高彥賓
• 申請（專利權）人: 陜西紅馬科技有限公司
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;C01G53/00;H01M10/0525
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 常龍

本發明提供一種多冠狀多元素球形包覆型前驅體及其制備方法、化學包覆修飾產品及方法，該多冠狀多元素球形包覆型前驅體的化學式為Nisubgt;x/subgt;Msubgt;y/subgt;(OH)subgt;2/subgt;，其中M元素為鈷、錳、鋁、鈣、鎢、鋯、鎂、硼、鈦、銅元素中的至少一種，且0.6≤x≤1.0，0≤y≤0.4，0x+y≤1。本發明有效掌控高鎳前驅體一次顆粒多方向穩定排布生長，從而改善高鎳前驅體本身的微裂紋，杜絕前驅體原因導致燒結后的正極材料由微裂紋處破碎或者撕裂問題；表面獨特的冠狀外觀形貌，具有較大的表面吸附能力，有利于后期進行前驅體半成品化學包覆修飾處理，獲得高穩定性、高均勻性、高覆蓋率的的金屬包覆層，其化學式為Nisubgt;x/subgt;Msubgt;y/subgt;B(OH)subgt;2/subgt;，對比正極材料濕法包覆顯著降低制造成本，解決鋰電池正極材料極片充放電過程中的顆粒破碎成粉現象。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極用高鎳前驅體技術領域，具體涉及一種多冠狀多元素球形包覆型前驅體及其制備方法、化學包覆修飾產品及方法。

背景技術

隨著鋰電技術的快速發展，電動汽車逐步進入日常家庭，近三年高鎳鋰電材料爆發性增長。目前全球鋰電格局方面來看，鋰電應用領域主要集中在3C、電動汽車、儲能領域，其中電動汽車領域中高鎳系列一直占據未來發展的主流方向，焦點聚集在高能量密度的要求。因此研究球形高鎳多元前驅體的微觀結構，建立沉淀工藝條件與高鎳前驅體物化性能的關系，有效掌控高鎳前驅體一次顆粒定向生長，從而改善高鎳前驅體的微裂紋，杜絕前驅體原因導致燒結后的正極材料由微裂紋處破碎或者撕裂，最終完善高鎳材料的電化學性能具有良好的應用價值。

未來的能源基礎設施需要先進的鋰離子電池正極材料，終極目標追求能量和功率密度更高、循環壽命更長，安全性能更好。因此探索提高正極材料化學性能、引入摻雜劑以及設計納米、微和或特異結構有其價值所在。其中前驅體包覆是一種廣泛應用的提高材料穩定性的最佳方法，它可以與正極材料修飾策略協同，顯著形成高穩定性的包覆層，解決鋰電池正極材料在充放電過程中顆粒破碎、掉粉等現象。探究如何形成高穩定性、高覆蓋率的金屬包覆層是提升高鎳正極材料品質的技術核心問題。

目前鋰電正極材料傳統工藝是正極材料燒結過程中進行干法物理包覆或者濕法化學包覆，通過物理機械混合手段干法包覆法存在包覆層覆蓋率偏低、均勻性差、形成包覆性微粉現象，嚴重時影響電性能的發揮。正極材料增加濕法化學包覆后，將增加水洗、燒結步驟，必然增加制造成本。

因此，需要提供一種多冠狀多元素球形包覆型前驅體及其制備方法、化學包覆修飾產品及方法，以解決上述現有存在的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種多冠狀多元素球形包覆型前驅體及其制備方法、化學包覆修飾產品及方法，有效掌控高鎳前驅體一次顆粒多方向穩定排布生長，從而改善高鎳前驅體本身的微裂紋，杜絕前驅體原因導致燒結后的正極材料由微裂紋處破碎或者撕裂問題；結合后期進行前驅體化學包覆修飾處理，獲得高穩定性、高均勻性、高覆蓋率的的金屬包覆層，對比正極材料濕法包覆顯著降低制造成本，解決鋰電池正極材料極片充放電過程中的顆粒破碎成粉現象。

為達到上述技術效果，本發明提供一種多冠狀多元素球形包覆型前驅體及其制備方法、化學包覆修飾產品及方法，采用如下技術方案：

一種多冠狀多元素球形包覆型前驅體，所述多冠狀多元素球形包覆型前驅體的化學式為Ni_xM_y(OH)₂，其中M元素為鈷、錳、鋁、鈣、鎢、鋯、鎂、硼、鈦、銅元素中的至少一種，且0.6≤x≤1.0，0≤y≤0.4，0x+y≤1。

進一步的，M元素為鈷、錳、鋁、鋯、銅元素中的至少一種，0.8≤x≤0.98，0.02≤y≤0.2。

一種多冠狀多元素球形包覆型前驅體的制備方法，制備上述的多冠狀多元素球形包覆型前驅體，包括以下步驟：