[发明专利]一种高镍三元正极材料前驱体及其制备方法

说明书

本发明公开提出了一种高镍三元正极材料前驱体，该高镍三元正极材料前驱体如通式Ni_xCo_yMn_z(OH)₂所示，其中，x+y+z＝1,0.5≤x＜1，0＜y＜0.5，0＜z＜0.5；其制备方法包括：将氢氧化钠和氨水配制成反应底液；将镍、钴和锰的无机盐配制成稳定的无机盐混合溶液；将氢氧化钠配制成氢氧化钠溶液；将氢氧化钠配制成氨水溶液；将反应底液注入反应釜中，搅拌并通氮气保护，加热升温；将无机盐混合溶液、氢氧化钠溶液和氨水溶液分别反应釜中；继续通氮气保护搅拌反应；进行静置陈化、过滤、洗涤、干燥、进行研磨、筛分。其制备过程简单高效，所得产品具有高度均一性，后续与氢氧化锂烧结后的材料产品的电化学性能优良，有利于市场化推广。

技术领域

本发明涉及能源存储材料与电化学技术领域，特别是一种高镍三元正极材料前驱体及其制备方法。

背景技术

3C智能产品和电动汽车的飞速发展，亟待开发高能量密度的锂离子二次电池，为满足这一要求，高容量正极材料的开发至关重要。当前市场化的正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂和镍钴锰三元正极材料等。而其中镍钴锰三元正极材料由于具有较高的比容量及高电压输出平台等特点，已逐渐在锂离子二次电池的市场中崭露头角。

镍钴锰三元电极材料微球形貌不仅对其振实密度有巨大影响，而且也影响正极材料与电解液之间的接触，进而影响其在充放电过程中的副反应影响材料性能。影响微球二次形貌的主要因素为一次颗粒的形貌及其排布组装方式，因此控制其一次颗粒的形貌及其排布方式在前驱体微球制备过程中极其关键。不同一次形貌颗粒可以在制备过程中控制晶体生长而进行有效调控，当前镍钴锰三元前驱体的制备方法主要为共沉淀法，该制备方法中主要通过调控pH、温度、氨水浓度及搅拌速率等关键参数以控制晶体生长。然而，在此过程中，需要调控的参数众多，实现各个参数协同增效十分困难，因此其一次颗粒晶体的控制生长十分困难。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种高镍三元正极材料前驱体及其制备方法，其制备过程简单高效，所得产品形貌均一、结构稳定。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高镍三元正极材料前驱体，该高镍三元正极材料前驱体如通式Ni_xCo_yMn_z(OH)₂所示，其中，x+y+z＝1,0.5≤x＜1，0＜y＜0.5，0＜z＜0.5。

作为本发明的进一步改进：该高镍三元正极材料前驱体如通式Ni_xCo_yMn_z(OH)₂所示，其中，x+y+z＝1,0.6≤x＜1，0＜y≤0.2，0＜z≤0.2。

作为本发明的进一步改进：该高镍三元正极材料前驱体如通式Ni_0.81Co_0.09Mn_0.10(OH)₂所示，即x＝0.81，y＝0.09，z＝0.10。

一种高镍三元正极材料前驱体的制备方法，包括如下步骤：

1)将氢氧化钠和氨水配制成反应底液；将镍、钴和锰的无机盐配制成稳定的无机盐混合溶液；将氢氧化钠配制成氢氧化钠溶液；将氢氧化钠配制成氨水溶液；

2)将步骤1)的反应底液注入反应釜中，搅拌并通氮气保护，加热升温；

3)将步骤1)的无机盐混合溶液、氢氧化钠溶液和氨水溶液分别加入步骤2)的反应釜中；

4)继续通氮气保护搅拌反应；

5)将步骤4)所得产物进行静置陈化、过滤、洗涤、干燥；