[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

说明书

一种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，其一次晶粒的形貌为纺锤体状且长短轴比为1.5‑6，二次球形颗粒具有适度的粒径和比表面积、杂质少、较好的层状结构；该微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物经烧结得到三元正极材料，将其作为锂电池的正极材料，可进一步提升电池的能量密度。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料前驱体技术领域，特别是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。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的绿色电源，已广泛应用于3C数码电子产品、电动工具、电动车、储能等领域。决定锂离子电池电化学性能的关键性因素之一是正极材料。目前常用的几种正极材料有锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂等。由于Ni、Co和Mn之间存在明显的协同效应，因此NMC的性能好于单一组分层状正极材料，而被认为是最有应用前景的新型正极材料之一。因三元正极材料具有良好的综合性能，已成为该市场的主力正极材料。

近年来，随着电动汽车的商业化得到快速的发展，由此带来动力电池市场需求的快速增长。三元高镍材料由于具有较高的可逆比容量及较佳的循环稳定性，受到了越来越多的关注和越来越广泛的应用。而随着电器的多功能化、高性能化，电器所消耗的电力也越来越高，这就对电池容量提出了更高的要求。

同时，《中国制造2025》明确了动力电池发展规划：2020年，电池能量密度达到300Wh/kg。2017年3月1日四部委关于印发《促进汽车动力电池产业发展行动方案》的通知，到2020年，新型锂离子动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤。《汽车产业中长期发展规划》中明确规划，到2020年，动力电池单体能量密度达到300Wh/kg以上，力争实现350Wh/kg。

随着能量密度越来越被各大车企关注，纯电动乘用车电池系统能量密度也越来越高。特别是早前，工信部发布了第8批推荐目录中30款新能源车中，25款车型搭载某品牌高镍电池。可见，未来随着新能源汽车极具潜力的发展，动力电池材料也将有所变革，而高能量密度电池正是其中的一个明显趋势。

发明内容

本发明的目的之一，提供一种微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物作为镍钴锰酸锂电池正极材料活性物质的前驱体，该前驱体的二次球形颗粒具有适度的粒径和比表面积、杂质少、较好的层状结构；该前驱体的一次晶粒为较为细小的纺锤体，其60%以上的一次晶粒的长边为160～320nm、短边为50～110nm，用以提高后续合成镍钴锰基氧化物正极材料的能量密度；

本发明的目的之二，提供一种通过该微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物制备得到的三元正极材料，该三元正极材料扣电性能的首次库伦效率≥85%、首次充电比容量≥220mAh/g、首次放电比容量≥200mAh/g，将其作为锂电池的正极材料，可进一步提升电池的能量密度。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供的一种微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物，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。

所述的一种微晶细化的镍钴锰复合氢氧化物，其一次晶粒的形貌为纺锤体状，晶粒内部有原子空位，具有较好的连通性和渗透性，利于电子的跃迁。