[发明专利]核壳结构镍钴锰三元正极材料前驱体及其制备方法

说明书

核壳结构镍钴锰三元正极材料前驱体及其制备方法，所述三元正极材料前驱体为平均粒径5～12μm的核壳结构颗粒；其中，内核的化学式为Ni_xCo_yMn_(1‑x‑y)(OH)₂，其中，0.6≤x≤0.9，0.1≤y≤0.4，1‑x‑y≥0；所述壳层的化学式为Ni_xCo_yMn_(1‑x‑y)CO₃，其中，0.4≤x≤0.7，0.1≤y≤0.4，1‑x‑y＞0。本发明还公开了所述三元正极材料前驱体的制备方法。将本发明核壳结构镍钴锰三元正极材料前驱体进行混锂烧结后的三元正极材料组装成电池，表现出了优异的电化学性能；本发明方法工艺简单、成本低、适宜于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种镍钴锰三元正极材料前驱体及其制备方法，具体涉及一种核壳结构镍钴锰三元正极材料前驱体及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，锂离子电池凭借着其诸多优势，作为新能源储能电池被广泛应用。锂离子电池发展过程中，由于镍钴锰三元材料具有电压高、比容量高、成本低廉、循环及倍率性能优异等特点，被认为是最具有发展前景的锂离子电池正极材料之一。

目前，为了提高三元材料的能量密度，主要采用两种方法：一是，制备致密的球形颗粒，球形形貌的锂离子电池三元材料加工性能好，可以有效的提高三元材料的体积能量密度；二是，制备高镍三元材料，高镍三元材料的比容量更高。但是，在实际使用的过程中，高镍三元材料的循环和倍率性能较差。

CN105261737A公开了一种三元正极材料的制备方法，是采用镍、钴、锰的可溶盐，以氢氧化物为沉淀剂，氨水为络合剂，通过共沉淀法制备Ni_0.7Co_0.15Mn_0.15(OH)₂前驱体，洗涤压滤后，添加液相阳离子掺杂，干燥，混锂后煅烧，表面包覆后，得LiNi_0.7Co_0.15Mn_0.15O₂三元材料。但是，该方法采用共沉淀方法制备的高镍三元材料，需要进行掺杂和包覆，操作复杂。

CN104409716A公开了一种具有浓度梯度的镍锂离子电池正极材料的制备方法，是采用镍、钴、锰或铝盐，以氢氧化物或碳酸盐为沉淀剂，氨水作为络合剂，通过共沉淀法制备具有浓度梯度三元材料前驱体。但是，该方法通过共沉淀法制备浓度梯度的三元材料前驱体，由于在混锂煅烧阶段难于反应完全，0.1C下仅有180mAh/g的比容量。

CN103296270A公开了一种锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂（LiNi_xCo_yMn_zO₂）及其制备方法，是采用镍、钴、锰硫酸盐混合溶液的湿法共沉淀方法合成三元前驱体，再经过混合锂盐后窑炉烧结，得镍钴锰酸锂LiNi_xCo_yMn_zO₂（其中x、y、z的范围为0～0.6）。虽然通过控制前驱体的成核结构、粒径大小及分布，可以得到高密度的镍钴锰酸锂，但是，即使作为全电池进行性能测试，该材料容量也较低，0.5C下只有150mAh/g。

因此，现有技术制备的高镍三元材料，在实际应用过程中，仍旧存在循环、倍率性能较差，制备过程繁琐，成本较高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种放电比容量高、循环及倍率性能好的核壳结构镍钴锰三元正极材料前驱体。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单、成本低、适宜于工业化生产的核壳结构镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法。