[发明专利]碳酸盐接枝碳酸盐型正极材料前驱体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种碳酸盐接枝碳酸盐型正极材料前驱体及其制备方法和应用，结构式为ACO₃‑R‑BCO₃，A和B为Ni_1‑a‑bCo_aMn_bZ_c，其中0≤a≤1；0≤b≤1；0＜a+b≤1；0≤c≤1，且A中的镍、钴、锰的摩尔比不同于B中的镍、钴、锰的摩尔比，Z为Al、Mg、Ti、B、Zr、Bi、Mo、P、稀土元素中的至少一种；R为包括Ni、Co、Mn、Al、Mg、Si、Ti、B、Zr、Bi、Mo、P、稀土元素中的至少一种元素的接枝剂。相比于现有技术，本发明的前驱体在前驱体端即接枝，达到将不同类型材料均匀混合的目的，解决了目前混合正极材料存在的浆料分散不均、极片均匀性差和材料电化学性能不一致的问题。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及碳酸盐接枝碳酸盐型正极材料前驱体及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池在日常生活中应用越来越广泛。目前，锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂等。不同类型的正极材料，具有不同的电化学性能，匹配不同的应用场景。

随着锂离子电池的应用场景不断扩展，单一正极材料制造的锂离子电池已经很难同时在性能上和成本上满足各细分领域的要求。多种正极材料(一般为两种)混合起来通常能够达到成本控制和性能需求的平衡点。目前常用的方法是直接将几种正极材料根据需求按不同的比例混合起来使用。但此种方法仍存在以下问题：1)混合材料的调浆工艺问题；2)极片内部正极材料分散均匀性问题；3)充放电过程中不同材料在相同电压下的脱嵌锂行为对极片结构的稳定性、电池宏观电性能一致性的影响。

有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。

发明内容

本发明的目的之一在于：提供一种碳酸盐接枝碳酸盐型正极材料前驱体，以解决目前锂离子电池应用过程中多种正极材料混合使用时存在的浆料分散不均、极片均匀性差和材料电化学性能不一致的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳酸盐接枝碳酸盐型正极材料前驱体，其结构式为ACO₃-R-BCO₃，A和B为Ni_1-a-bCo_aMn_bZ_c，其中0≤a≤1；0≤b≤1；0＜a+b≤1；0≤c≤1，且A中的镍、钴、锰的摩尔比不同于B中的镍、钴、锰的摩尔比，Z为Al、Mg、Ti、B、Zr、Bi、Mo、P、稀土元素中的至少一种；R为包括Ni、Co、Mn、Al、Mg、Si、Ti、B、Zr、Bi、Mo、P、稀土元素中的至少一种元素的接枝剂。

优选的，所述R的质量为ACO₃和BCO₃质量之和的1～10％。

优选的，ACO₃和BCO₃的质量比为1:99～99:1。

优选的，所述R为(M_xN_y)CO₃或(M_xN_y)(OH)₂，0＜x＜1；0＜y＜1；0＜x+y≤1；M和N选自不同的元素，为Ni、Co、Mn、Al、Mg、Si、Ti、B、Zr、Bi、Mo、P、稀土元素中的至少一种元素。

本发明的目的之二在于：提供一种由上述所述的碳酸盐接枝碳酸盐型正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

S1、将含镍盐、钴盐、锰盐和Z盐的水溶液与碳酸盐水溶液混合反应，控制反应过程中溶液的pH为6～9，陈化，抽滤得第一碳酸盐型盐ACO₃；