[发明专利]一种粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物，该粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物通过分析型扫描电子显微镜方法测定微观形貌为类球形颗粒；通过粒度分析激光衍射法测定粒径分布图为双峰状，双峰峰位分别位于3～6μm和8～15μm之内，双峰峰值高度比为0.25～4；该粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物具有两种不同的粒径分布，并具有较高的振实密度，同时，小颗粒无团聚现象，球形度较好，用以改善后续合成镍钴锰基氧化物正极材料的体积比容量、循环和倍率性能差的问题。

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，特别是一种粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物及其制备方法。

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。

镍钴锰氢氧化物，即镍钴锰三元前驱体，通过加入锂源经过高温烧结合成镍钴锰酸锂。三元前驱体的尺寸、形貌、结构等对镍钴锰酸锂的技术指标有直接影响，因此，前驱体对三元材料的生产至关重要。

目前车用动力电池领域，常采用大小颗粒掺混的方式提高产品的压实密度，在有限的体积空间内以获得更高的容量。现在的主流工艺是大、小颗粒分开烧结后再进行掺混。然而，分开烧结再进行掺混存在以下几点问题：

（1）针对大小颗粒前驱体的制备及后续的烧结，均需设计不同的生产工艺，大大增加了生产成本；

（2）小粒径前驱体制备时存在二次球颗粒团聚、球形度差的问题；

（3）小粒径前驱体二次球颗粒在合成时，难以得到较好的晶种，导致致密度偏低；

（4）整体的振实密度偏低，无论是掺混前还是掺混后，大小颗粒前驱体的振实密度均难以突破2.2g/cm³。

发明内容

本发明提供一种粒径呈双峰分布的镍钴锰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，该前驱体具有两种不同的粒径分布，并具有较高的振实密度，同时，小颗粒无团聚现象，球形度较好，用以改善后续合成镍钴锰基氧化物正极材料的体积比容量、循环和倍率性能差的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物，该粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物通过分析型扫描电子显微镜方法测定微观形貌为类球形颗粒；通过粒度分析激光衍射法测定粒径分布图为双峰状，双峰峰位分别位于3～6μm和8～15μm之内，双峰峰值高度比为0.25～4。

所述的一种粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物，其颗粒的球形度指标Φ为1.0～1.6，其中Φ=Di/Dc，Di为颗粒极大内接球半径，Dc为同一颗粒极小内接球半径，Φ越接近1表明颗粒的球形度越好。

所述的一种粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物，该粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物由通式Ni_xCo_yMn_z(OH)₂表示，其中0.30≤x≤0.92，0≤y≤0.50，0≤z≤0.50，x+y+z=1。

所述的一种粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物，通过振实密度仪测定振实密度≥2.3g/cm³。

本发明提供的一种粒径呈双峰分布的镍钴锰氢氧化物的制备方法，通过如下步骤实现：

步骤1，按照所需粒径呈双峰分布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；