[发明专利]三元正极材料前驱体、合成方法以及锂离子电池

权利要求书

1.一种三元正极材料前驱体，其特征在于，组成化学式为Ni_xCo_yMn_1-x-y-zMe_z(OH)₂，其中，0.33＜X＜0.51，0.2＜Y＜0.33，0＜Z＜0.02，Me为二价金属与四价金属的混合体，所述前驱体Ni_xCo_yMn_1-x-y-zMe_z(OH)₂的形貌为薄片状堆积球形颗粒，前驱体晶体沿001晶面生长为薄片状，X衍射峰101与001的强度比0.3＜Y≤0.39。

2.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体，其特征在于，所述三元材料前驱体掺杂体Me中二价金属与四价金属的摩尔比＜0.3。

3.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体，其特征在于，所述三元材料前驱体掺杂体Me中二价金属为Ca和Mg，Ca与Mg摩尔比例为0.2-1。

4.根据权利要求1所述的三元正极材料前驱体，其特征在于，所述三元材料前驱体掺杂体Me中四价金属为Zr或Ti中的一种。

5.一种三元正极材料前驱体合成方法，其特征在于，三元正极材料前驱体组成化学式为Ni_xCo_yMn_1-x-y-zMe_z(OH)₂，其中，0.33＜X＜0.51，0.2＜Y＜0.33，0＜Z＜0.02，Me为二价金属与四价金属的混合体，三元正极材料前驱体为薄片状堆积球形形貌，前驱体晶体沿001晶面生长为薄片状，X衍射峰101与001的强度比0.3＜Y≤0.39；所述合成方法包括：

反应溶液配制：将可溶性锰盐、镍盐、钴盐、镁盐以及锆盐或钛盐加入去离子水按照目标前驱体的化学计量比配成混合盐溶液，过滤后标识为M1溶液；将NaOH加去离子水配成溶液，过滤后标识为M2溶液；稀释氨水配成溶液，过滤后标识为M3溶液；

反应釜a中制备晶种：先将M1、M2、M3溶液并流加入晶种生成反应釜a中，控制反应条件、控制晶种在反应釜a中的停留时间，以合成目标粒度的晶种；

反应釜b中制备晶体：溢流出的晶种与M1、M2、M3溶液同时并流加入至晶体制备反应釜b中，控制制备晶体反应条件，并通过控制反应釜b中的固含量，使晶体生长至目标粒度；

反应釜c中的陈化、洗涤晶体：晶体生长至目标粒度后停止进料，并一次排出至陈化、洗涤反应釜c中进行陈化与洗涤；控制陈化条件，完成陈化后，在特定条件下采用一定浓度的NaOH溶液洗涤，然后排出至离心机中，去离子水洗涤至一定PH范围时停止；

烘干晶体：控制水含量<5％。

6.根据权利要求5所述的三元正极材料前驱体合成方法，其特征在于，所述的可溶性锰盐、镍盐、钴盐、镁盐以及锆盐或钛盐、为电池级硫酸锰、硫酸镍、硫酸钴、硫酸镁以及硫酸锆或硫酸钛；所述M1混合盐的浓度为90-110g/L；所述M2溶液的浓度为230-250g/L；M3溶液的浓度为70-90g/L。

7.根据权利要求5所述的三元正极材料前驱体合成方法，其特征在于，所述的晶种反应条件为O₂<120ppm，反应温度为20-40℃，PH＝10-13，氨水含量为15-35g/L，搅拌桨线速度为10-30m/s；所述的晶种的目标粒度D₅₀<3um；所述反应釜a中的固含量为40-90g/L。

8.根据权利要求5所述的三元正极材料前驱体合成方法，其特征在于，所述的晶体反应条件为O₂<120ppm，反应温度为50-70℃，PH＝9-12，氨水含量为5-20g/L，搅拌桨线速度为5-15m/s；所述的反应釜b中的固含量为90-160g/L。