[发明专利]一种包覆镁的三元前驱体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种包覆镁的三元前驱体及其制备方法，所述包覆型三元前驱体成分为Ni_aCo_bMn_c(OH)₂·d(XMg)，其中a+b+c＝1,0.6≤a<1,0<b<0.4,0<c<0.4，0.05％≤d≤0.05％；XMg为有机镁化合物。本发明通过湿法包覆，实现将镁均匀包覆于前驱体表面，充分发挥包覆镁的作用，用此前驱体制备的三元锂离子正极材料，提高材料的结构稳定性和电池的循环寿命。此外，本发明选用镁源试剂廉价易得、包覆工艺简单，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种包覆镁的三元前驱体及其制备方法

技术背景

动力电池作为新能源汽车的核心部件，是决定新能源汽车发展进程的关键节，而众所周知，正极材料的性能对电池的优劣亦是至关重要，随着新能源汽车续航里程需求的不断增加，对电池的能量密度及高性能的电池材料要求的越来越高。锂离子三元正极材料作为高振实密度、高克容量、高电压正极材料，是当前制备动力电池最佳选择之一，但其高温稳定性、循环性能相对欠缺，是制约其广泛应用的瓶颈。随着市场对能量密度需求的不断提高，三元正极材料也不断往高镍方向发展，但随着镍含量的增高，三元材料的温度稳定性和循环性能的缺陷愈加明显。

对三元材料进行包覆、掺杂是改善其高温稳定性和循环性能的简单、有效的方法之一，近年来有不少科研工作者对提高三元温度稳定性等方面做了包覆研究，主要集中在三元前驱体与纳米氧化物的混合后，再高温烧结，这种混合方式虽然操作简单，但其本质为固体与纳米颗粒的混合，一是纳米颗粒自身易团聚，分散困难；二是以纳米粉体为包覆源，其成本较高；三是固-固包覆较湿法包覆相对较为宏观，包覆均匀性难保证。

近期湿法包覆、掺杂三元也有不少报道，如专利CN106654197A，以共沉淀方法对三元表面进行包覆Al、Mg元素，专利CN11012777A，采用湿法掺锆浓度梯度镍钴铝三元材料，这些方法提及的皆是以加入所需元素的可溶性无机化合物，在碱性pH下，形成氢氧化物沉淀，但需要指出的是，Ni(OH)₂:KSP＝6×10^-16、 Co(OH)₂:KSP＝1.6×10^-15、Mn(OH)₂:KSP＝4×10^-14、Al(OH)₂:KSP＝3.2×10^-34、 Mg(OH)₂:KSP＝1.8×10^-11、Zr(OH)₂:KSP＝2×10^-48；由溶解度常数可以看出，Al、 Mg、Zr氢氧化物溶解度常数较Ni、Co、Mn溶解度常数相差几个甚至数十个数量级，因此在共沉淀时，存在沉淀顺序差异较大，导致包覆不均匀，得不到最优包覆/掺杂效果；虽然专利CN106654197A引入络合剂，减缓溶解度常数的差异，但少量络合剂难以弥补Al、Mg与Ni、Co、Mn之间的差异，而络合剂过多，则容易导致沉淀困难，影响产量和收率。

本专利创新性的提出，以有机镁化合物为包覆源，待制备出三元前驱体后，与有机镁试剂进行混合并快速烘干，这种用溶剂包覆粉末的方式，在混料的均匀性、包覆的均匀性、操作的简单性都有较大的优势。

发明内容

本发明公开了一种包覆镁的三元前驱体及其制备方法。在制备好三元前驱体后，将其与有机镁试剂溶液充分混合，并通过快速干燥的方式，将其烘干。这种包覆方法，简单、高效的实现三元前驱体表面分子级的包覆。

本发明采用湿法手段对三元前驱体进行包覆，其技术方案包括以下内容：

1.一种包覆镁的三元前驱体的制备方法抱括：

1)将镍源、锰源、钴源配置成总浓度为1.0～4.0mol/L的A溶液；

2)将沉淀剂与去离子水配制成2.0～8.0mol/L的B溶液，并将络合剂加入其中；