[发明专利]三元正极材料前驱体、合成方法以及锂离子电池

说明书

本发明公开了三元正极材料前驱体、合成方法以及锂离子电池。所述前驱体组成化学式为Ni_xCo_yMn_{1‑x‑y‑z}Me_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。本方案的三元正极材料前驱体形貌为薄片状堆积球形形貌，晶体沿001晶面择优生长，暴露易使锂离子扩散的晶面，加快锂离子的脱嵌速率，且特有的薄片状堆积球形形貌增大正极材料与电解液接触面，材料功率特性优异；同时特有的薄片状堆积球形形貌使得三元正极材料前驱体的S含量较普通工艺有明显降低，提高材料结晶性，进一步增强了材料稳定性。

技术领域

本发明涉及到锂离子电池正极材料领域，特别是涉及到三元正极材料前驱体、合成方法以及锂离子电池。

背景技术

随着新能源技术的发展，锂离子电池逐渐渗透到生活的各个领域，在日常生活中发挥着越来越重要的作用，锂离子在动力汽车领域的应用潮流更是高涨。科技部发布了《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案》，方案中明确要求轿车动力电池能量密度要达到200Wh/kg。镍钴锰三元正极材料因其能量密度高而受到格外关注，为满足三元正极材料在电动轿车上的应用，对三元正极材料的功率特性和稳定性提出了更高的要求。

现有技术CN201610387492.3通过在三元材料表面进行碳包覆来提高其倍率性，但单纯的碳包覆只能提高电子在三元正极材料表面的交换速度，并不能提高锂离子从材料表面迁移至内部的速度。现有技术CN201610077022.7通过先合成大单晶微晶，然后调控其团聚程度得到晶簇状三元前驱体，以此来提高三元正极材料高功率应用时的稳定性，但这种密实团聚的晶簇不利于材料内部锂离子的快速扩散，影响三元正极材料高功率性能的发挥。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供三元正极材料前驱体及其合成方法，旨在解决由现有前驱体制备的三元正极材料功率性能不高的问题。

本发明提供了一种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，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。

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。

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。

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。

本发明还提供了一种三元正极材料前驱体的合成方法，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，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，包括：