[发明专利]一种微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物及使用其制备的三元正极材料

权利要求书

1.一种微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物，其特征在于，该微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物由通式Ni_xCo_yMn_z(OH)₂表示，其中0.80≤x≤1.0，0.05≤y≤0.15，0.05≤z≤0.15，x+y+z=1，所述微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物为一次晶粒聚集而成的二次球形或类球形颗粒，通过分析型扫描电子显微镜方法测定其微观形貌为类球形，并通过粒度分析激光衍射法测定D50为6.0～16.0μm、气体吸附BET法测定比表面积为4.0～13.0m²/g。

2.根据权利要求1所述的一种微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物，其特征在于，一次晶粒的形貌为纺锤体状。

3.根据权利要求2所述的一种微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物，其特征在于，一次晶粒的长边长度为160～320nm、短边长度为50～110nm；更优地，二次球形颗粒中60%以上的一次晶粒的长边长度为190～240nm、短边长度为62～82nm。

4.根据权利要求2所述的一种微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物，其特征在于，一次晶粒的长短轴比为1.5～6。

5.一种三元正极材料，其特征在于，由权利要求1所述微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物作为前驱体经烧结制备得到，该三元正极材料由通式LiNi_xCo_yMn_zO₂表示，其中0.80≤x≤1.0，0.05≤y≤0.15，0.05≤z≤0.15，x+y+z=1，所述三元材料微观形貌为球形和/或类球形，并通过如下步骤制备：

步骤1，按照所需微晶细化的镍钴锰氢氧化物中镍、钴、锰元素的摩尔比例，即x：y：z，选用镍、钴、锰可溶性盐为原料；

步骤2，将步骤1中选用的镍、钴、锰可溶性盐与纯水配制成金属离子总浓度为1～3mol/L混合盐溶液；

步骤3，配制质量浓度为5～15%的氨水、配制2～6mol/L的氢氧化钠溶液；

步骤4，向反应釜中加入纯水至漫过底层搅拌桨；

步骤5，打开反应釜夹套进水及回水，并向反应釜中通入氮气进行气氛保护，且在整个反应过程中保持氮气保护；

步骤6，将步骤2配制的混合金属盐溶液、步骤3配制的氨水和氢氧化钠溶液并流加入反应釜中进行反应，控制停留时间6h～20h、温度45℃～65℃、pH为11.6～12.0、氨浓度为2.0g/L～12.0g/L；

步骤7，按步骤6继续进料3min～180min后，调整反应的pH，继续控制停留时间6h~20h、反应温度45℃～65℃、pH为10.6～11.6、氨浓度为2.0g/L～12.0g/L，当检测到反应釜内物料的D50达到6.0μm～16.0μm时，停止进料，并继续搅拌陈化1小时～2小时；

步骤8，将步骤7中陈化后的浆料加入到压滤洗涤设备中进行洗涤压滤，先用浓度为0.1～0.2mol/L氢氧化钠溶液进行浆洗1～2小时，过滤后再用纯水进行洗涤；

步骤9，将步骤8中洗涤好的物料压滤脱水后送至干燥工序，干燥完成后再依次经过筛、除磁后即得到微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物；

步骤10，将步骤9得到的微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物与Li₂CO₃粉末按照摩尔比1:0.5～0.6进行均匀混合，得到混合物；

步骤11，将步骤10得到的混合物置于气氛炉中烧结，整个烧结过程通入氧气和/或空气，控制烧结温度为550～900℃，烧结时间为10～30h，烧结完成后，自然冷却至室温，粉碎分级后即可得到所述三元正极材料。

6.根据权利要求5所述的一种三元正极材料，其特征在于，扣电性能的首次库伦效率≥85%、首次充电比容量≥220 mAh/g、首次放电比容量≥200mAh/g。

7.根据权利要求5所述的一种三元正极材料，其特征在于，该三元正极材料的一次晶粒具有长短轴比为1.5～6的近似长方体、块状、条状的微观特征。

8.根据权利要求5所述的一种三元正极材料，其特征在于，其粒度为6～20μm，比表面积为0.3～0.7m²/g。