[发明专利]一种高镍浓度梯度型锂电三元前驱体及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种高镍浓度梯度型锂电三元前驱体及其制备方法和用途，所述方法采用第一硫酸盐混合溶液与掺杂离子盐溶液混合，之后络合沉淀反应，形成一级浓度梯度颗粒，之后再加入第二硫酸盐混合溶液进行络合沉淀反应，生成二次浓度梯度颗粒，得到所述高镍浓度梯度型锂电三元前驱体，其中，第一硫酸盐混合溶液的Ni²⁺的摩尔浓度为70‑90％，第二硫酸盐混合溶液中Ni²⁺的摩尔浓度为0.5‑15％，所得高镍浓度梯度型锂电三元前驱体具有高的振实密度和比表面积，且粒径分布均匀，由其制备得到的三元锂电正极材料循环性能明显改善，能量密度也较高。

技术领域

本发明属于新能源动力电池锂电池正极材料领域，具体涉及一种高镍浓度梯度型锂电三元前驱体及其制备方法和用途。

背景技术

锂电三元前驱体材料对锂电三元正极材料的生产至关重要，因为锂电三元前驱体前驱体的品质，例如元素配比、形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等，都直接决定了最后烧结产物的理化指标。三元前驱体材料对三元正极材料的影响度占到60％左右，其直接影响厚度锂离子电池生产的质量及产品性能。

锂电三元前驱体直接决定三元正极材料的核心理化性能；锂电三元前驱体是生产三元正极材料的关键性材料，通过与锂源混合烧结制成三元正极材料，其对三元正极材料的影响主要具体表现为：(1)三元前驱体的元素配比直接决定三元正极材料的元素配比；(2)三元前驱体的粒径、形貌、元素配比、杂质含量影响锂电池能量密度、倍率性能、循环寿命等电化学性能。

因此，开发一种具有较高的振实密度和比表面积的锂电三元前驱体及其制备方法仍具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高镍浓度梯度型锂电三元前驱体及其制备方法和用途，所述方法采用第一硫酸盐混合溶液与掺杂离子盐溶液混合，之后络合沉淀反应，形成一级浓度梯度颗粒，之后再加入第二硫酸盐混合溶液进行络合沉淀反应，得到二次浓度梯度颗粒，之后得到所述高镍浓度梯度型锂电三元前驱体，其中，第一硫酸盐混合溶液的Ni²⁺的摩尔浓度为70-90％，第二硫酸盐混合溶液中Ni²⁺的摩尔浓度为0.5-15％，所得高镍浓度梯度型锂电三元前驱体具有高的振实密度和比表面积，且粒径分布均匀，由其制备得到的三元锂电正极材料循环性能明显改善，能量密度也较高。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种高镍浓度梯度型锂电三元前驱体的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将第一硫酸盐混合溶液和掺杂离子盐溶液混合，得到混合溶液A；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液A与沉淀剂、络合剂和pH调节剂混合，进行反应；

(3)在步骤(2)的产物中加入第二硫酸盐混合溶液、沉淀剂、络合剂和pH调节剂，混合，进行反应，得到所述高镍浓度梯度型锂电三元前驱体；

其中，步骤(1)所述第一硫酸盐混合溶液中，以金属离子的摩尔总量为100％计，Ni²⁺的摩尔浓度为70-90％，例如72％、74％、76％、78％、80％、82％、85％或88％等；

步骤(3)所述第二硫酸盐混合溶液中，以金属离子的摩尔总量为100％计，Ni²⁺的摩尔浓度为0.5-15％，例如0.6％、0.8％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、8％、10％、12％或14％等。

本发明所述高镍浓度梯度型锂电三元正极材料中的“高镍浓度梯度型”的含义是所述材料是一种核壳结构，分为内核和外壳，内核为高镍前驱体经过工艺调控形成高镍浓度为内核，贫镍高钴锰浓度为外壳的浓度梯度型三元前驱体材料。