[发明专利]核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料前驱体及其制备方法

摘要

核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料前驱体及其制备方法，所述三元正极材料前驱体为平均粒径4～12μm的核壳结构颗粒；其中，内核为镍钴锰的氢氧化物沉淀，壳层为镍钴锰的碳酸盐沉淀，且镍含量从核壳结构颗粒的中心至壳层表面逐渐降低，锰含量从核壳结构颗粒的中心至壳层表面逐渐升高，钴的含量在核壳结构颗粒的中心与壳层均匀分布。本发明还公开了所述三元正极材料前驱体的制备方法。将本发明三元正极材料前驱体混锂煅烧后的三元正极材料组装成电池，0.1C下，首次放电容量可达198mAh/g，循环100圈，仍保持在182mAh/g，5C下，放电比容量可达176.3mAh/g；本发明方法工艺简单、成本低、适宜于工业化生产。

主权项

1.一种核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将低镍含量镍钴锰溶液泵入装有高镍含量镍钴或镍钴锰溶液的容器中，并搅拌，与此同时，将不断泵入低镍含量镍钴锰溶液的高镍含量镍钴或镍钴锰溶液泵入装有氨水溶液的反应釜中，并同时用氨水调节反应体系的氨水浓度，用氢氧化物沉淀剂溶液调节反应体系的pH值，搅拌进行共沉淀反应，至颗粒平均粒径生长至3～9μm，得前驱体核材料，继续进行上述操作，仅将氢氧化物沉淀剂溶液替换为碳酸盐沉淀剂溶液用于调节反应体系的pH值，搅拌进行共沉淀反应，至低镍含量镍钴锰溶液和高镍含量镍钴或镍钴锰溶液加料完毕，得含有前驱体核壳层材料的溶液；所述低镍含量镍钴锰溶液的加料速度为20～60mL/h，不断泵入低镍含量镍钴锰溶液的高镍含量镍钴或镍钴锰溶液的加料速度为50～100mL/h；所述低镍含量镍钴锰溶液中，金属离子的浓度为1～3mol/L，Ni占总金属离子的摩尔百分比为40～70%，Co占总金属离子的摩尔百分比为10～40%，Mn占总金属离子的摩尔百分比为20～50%，Ni、Co、Mn离子总和为100%；所述高镍含量镍钴或镍钴锰溶液中，金属离子的浓度为1～3mol/L，Ni占总金属离子的摩尔百分比为60～90%，Co占总金属离子的摩尔百分比为10～40%，Mn占总金属离子的摩尔百分比为0～30%，Ni、Co、Mn离子总和为100%；在同一反应体系中，低镍含量镍钴锰溶液的镍含量低于高镍含量镍钴或镍钴锰溶液的镍含量；反应釜中氨水溶液、低镍含量镍钴锰溶液与高镍含量镍钴或镍钴锰溶液的体积比为0.1～10:0.8～1.2:1；所述生成前驱体核材料和生成前驱体核壳层材料的共沉淀反应中，温度均为50～70℃；（2）将步骤（1）所得含有前驱体核壳层材料的溶液搅拌进行陈化，过滤，洗涤，干燥，得核壳结构梯度镍钴锰三元正极材料前驱体。