[发明专利]一种复合多元前驱体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合多元前驱体及其制备方法和应用，所述复合多元前驱体包括镍铁锰铝氢氧化物内核、镍钴铝氢氧化物外壳和设置于所述镍铁锰铝氢氧化物内核与镍钴铝氢氧化物外壳之间的铝钛氢氧化物过渡层，本发明所述复合多元前驱体为类似于蛋黄壳层状结构，即保证了材料的高能量密度，同时提高了材料的安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种复合多元前驱体及其制备方法和应用。

背景技术

当前，市场对于锂离子动力电池提出了更高的要求，能量密度高、安全性高、循环寿命长、热稳定性好、成本低等成为评价动力电池的关键性能指标，尤其关注能量密度、安全性和成本问题。

多元正极材料因综合了多种材料(例如镍酸锂、钴酸锂和锰酸锂)的优异性能，具有高比容量、长循环寿命、环境友好等特点，是目前应用最广泛的锂离子电池材料之一。市场上常见的多元正极材料多以团聚二次球颗粒为主，由于二次球颗粒多元正极材料存在抗压强度低，循环过程中易粉化，不耐受高电压体系。因此，近几年来，具备高安全性、高压实、高循环稳定性的多元正极材料正逐渐成为研究的热点。

CN114709411A公开了一种多元正极材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在氮气氛围的反应釜内，将去离子水作为底液；(2)过渡金属盐混合组成的溶液与氢氧化钠溶液、氨水溶液，流入反应釜；(3)35～75℃、300～1200r/min，调节pH，过渡金属盐混合组成的溶液与氢氧化钠溶液、氨水溶液发生沉淀反应，经静置分离，得到沉淀物，沉淀物经洗涤、烘箱干燥，得到多元前驱体氢氧化物；(4)将多元前驱体氢氧化物与锂源混匀后烧结，得到多元正极材料。

CN105720241A公开了一种多元复合正极材料，化学通式为xLiNi_0.48Co_0.24Mn_0.28O₂：yLiNi_0.01Co_0.97Mn_0.02O₂，其中x+y＝1。其所述多元复合正极材料的制备方法包括，采用共沉淀法制备Ni_0.48Co_0.24Mn_0.28(OH)₂前驱体和Ni_0.01Co_0.97Mn_0.02(OH)₂前驱体，混合后经过烧结制备得到xLiNi_0.48Co_0.24Mn_0.28O₂：yLiNi_0.01Co_0.97Mn_0.02O₂多元复合正极材料。

上述方案所述多元正极材料存在有不能兼顾材料能量密度和循环稳定性的问题，限制了其在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合多元前驱体及其制备方法和应用，本发明所述复合多元前驱体为一种类似于蛋黄壳层状结构，即保证了材料的高能量密度，同时提高了材料的安全性能。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种复合多元前驱体，所述复合多元前驱体包括镍铁锰铝氢氧化物内核、镍钴铝氢氧化物外壳和设置于所述镍铁锰铝氢氧化物内核与镍钴铝氢氧化物外壳之间的铝钛氢氧化物过渡层。

本发明所述复合多元前驱体同时具有较高的能量密度、高温安全稳定性以及兼具快充性能。

优选地，所述镍铁锰铝氢氧化物的化学式为Ni_x1Fe_y1Mn_z1Al_h1(OH)₂，0.1≤x1≤0.9，0.05≤y1≤0.3，0.05≤z1≤0.3，0.05≤h1≤0.3，x1+y1+z1+h1＝1。