[发明专利]一种环状孔隙三元正极前驱体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环状孔隙三元正极前驱体及其制备方法，包括以下步骤：(1)配制含有金属离子的混合盐溶液；(2)配制碱金属氢氧化物溶液；(3)配制络合剂溶液；(4)在惰性气体保护下，将步骤(1)所得混合盐溶液和步骤(2)所得碱金属氢氧化物溶液加入反应釜中，并向反应釜中交替通入络合剂，得三元正极前驱体浆料；(5)将所得三元正极前驱体浆料依次经洗涤、干燥、过筛处理。本发明的有益效果为：本发明所述的方法将第一类络合剂和第二类络合剂交替通入使得到的三元正极前驱体的内部孔隙呈环状均匀分布，且前驱体环状孔隙的位置和宽度大小可以通过更改第一类络合剂和第二类络合剂的使用时机进行调控，其改善了正极产品的抗压强度。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种环状孔隙三元正极前驱体及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，锂离子电池技术发展的越来越成熟，其使用的镍钴锰酸锂三元正极材料具有高容量、长寿命、低成本等很多优点。

三元前驱体是合成三元电池正极材料的关键，直接影响了电池材料的性能，目前存在的问题前驱体内部过于紧实导致高镍三元正极材料的抗压强度低容易碎裂，从而导致循环性能差，，降低电池的使用寿命。

专利申请公布号CN 109485104 A公开了一种通过微泡装置增加三元前驱体的比表面积(BET)降低三元材料前躯体的结晶度，其通过物理方法向反应溶液液相部吹扫氧化性气体，氧化了钴元素和添加剂元素，增加了前驱体的比表面积(BET)同时降低了结晶度。然而该方法需要增加特殊设备来增加氧化性气体，只可以定向增加孔隙率，而且物理方法吹入空气无法保证溶液内部均匀分布气体。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种抗压强度较高的三元正极前驱体及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种环状孔隙三元正极前驱体，所述环状孔隙三元正极前驱体的通式为 Ni_xCo_yM_z(OH)_2+a，其中，x+y+z＝1，0.5≤x≤0.95，0≤y≤0.3，0≤z≤0.5，0≤a≤ 0.5，所述M是金属元素，所述M选自Mg、Ca、Al、Ti、Mn、Zr或Zn的至少一种；所述的前驱体内部分布有环状孔隙。

本申请的第二方面提供一种环状孔隙三元正极前驱体的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制含有金属离子的混合盐溶液；配制碱金属氢氧化物溶液；配制络合剂溶液；所述络合剂溶液包括第一类络合剂和第二类络合剂，所述第一类络合剂为氨水溶液，所述第二类络合剂为氨基酸类有机络合剂溶液；

(2)在惰性气体保护下，将步骤(1)所得混合盐溶液和碱金属氢氧化物溶液加入反应釜中，并向反应釜中交替通入第一类络合剂、第二类络合剂，在加热的条件下搅拌进行反应，得三元正极前驱体浆料；

(3)将步骤(2)所得三元正极前驱体浆料依次经洗涤、干燥、过筛处理，得所述的环状孔隙三元正极前驱体。

本发明所述环状孔隙三元正极前驱体的制备方法，利用氨水和氨基酸类络合剂对镍钴锰盐络合能力的差异(氨基酸类络合剂形成的一次粒子更加细长，堆积更为疏松，可以形成较多孔隙结构)，控制前驱体内部孔隙率分布，进而改善正极产品抗压强度较低，电池使用过程中晶体挤压导致结构破坏循环差的问题。

上述环状孔隙三元正极前驱体的制备方法，作为一种优选的实施方案，混合盐溶液中金属离子总浓度为1-3mol/L。

上述环状孔隙三元正极前驱体的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤 (1)中，所述碱金属氢氧化物溶液为NaOH、KOH或LiOH的至少一种。

优选地，步骤(1)中，碱金属氢氧化物溶液的浓度为1-15mol/L。