[发明专利]高容量锂二次电池用正极活性物质及其前驱体的制备方法

权利要求书

1.一种高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一. 小粒径前驱体制备

将镍钴锰盐的水溶液、碱金属氢氧化物的水溶液和铵离子供给体进行混合，pH保持在11~13范围内，温度为30～80℃，停留时间为t1，进行恒温反应，然后，将反应完的浆料进行陈化，陈化时间为t2，陈化温度为10～60℃，生成小粒径氢氧化镍钴锰前驱体；

步骤二. 大粒径前驱体制备

将镍钴锰盐的水溶液、碱金属氢氧化物的水溶液和铵离子供给体进行混合，pH保持在10~12范围内，温度为30～80℃，停留时间为T1，并且T1＞t1，进行恒温反应，然后，将反应完的浆料进行陈化，陈化时间为T2，并且T2＞t2，陈化温度为10～60℃，生成大粒径氢氧化镍钴锰前驱体；

步骤三. 共混烧结

将所述小粒径氢氧化镍钴锰前驱体和所述大粒径氢氧化镍钴锰前驱体与锂盐干法固体混合，在空气气氛或空气和氧气的混合气氛中以一定速率升温烧结，并且在800～940℃下保温一段时间，得到正极活性物质Li_aNi_xCo_yMn_1-x-yO₂，通式中1.00≤a≤1.06、0.50≤x≤0.60，0.20≤y≤0.30。

2.根据权利要求1所述的高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：

在所述步骤一中，所述镍钴锰盐为硫酸盐、硝酸盐、盐酸盐、草酸盐中的至少一种，

在所述镍钴锰盐中，Ni，Co，Mn的摩尔比为55±0.5：25±0.3：20±0.3。

3.根据权利要求1所述的高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：

在所述步骤一中，所述碱金属氢氧化物水溶液为NaOH水溶液和KOH水溶液中的任意一种，浓度为600～1400g/L。

4.根据权利要求1所述的高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：

在所述步骤一中，所述铵离子供给体为氨水、硫酸铵盐水溶液和硝酸铵盐水溶液中的任意一种，浓度为35～350g/L。

5.根据权利要求1所述的高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：

在所述步骤一中，t1=1～25h，t2=0.5～5h，陈化温度为30～50℃。

6.根据权利要求1所述的高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：

其中，所述小粒径氢氧化镍钴锰前驱体的中位粒径D₅₀=4～7um，

所述大粒径氢氧化镍钴锰前驱体的中位粒径D₅₀=13～16um。

7.根据权利要求1所述的高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：

在所述步骤三种，采用的锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、氧化锂中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：

在所述步骤三中，升温速率为1.0～3.0℃/min，保温温度为840～920℃，保温时间为6～20h。

9.根据权利要求1所述的高容量锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其特征在于：

在所述步骤三中，所述空气和氧气的混合气氛中氧气浓度为20～40%。

10.一种氢氧化镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将镍钴锰盐的水溶液、碱金属氢氧化物的水溶液和铵离子供给体进行混合，pH保持在10~13范围内，温度为30～80℃，停留时间为1～25h，进行恒温反应，然后，将反应完的浆料进行陈化，陈化时间为0.5～5h，陈化温度为10～60℃，生成氢氧化镍钴锰前驱体Ni_xCo_yMn_1-x-yOOH，

其中，0.50≤x≤0.60，0.20≤y≤0.30，

所述氢氧化镍钴锰前驱体的振实密度≥2.0g/cm³。