[发明专利]镍钴锰酸锂正极材料前驱体及其制备方法和镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍钴锰酸锂正极材料前驱体及其制备方法，本发明还涉及镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法。属于锂离子电池制造技术领域。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、重量轻、无记忆效应、无污染等优点，已被广泛应用于3C消费类电子电芯、电动工具、电动汽车和储能等领域。随着智能手机、平板电脑、电动汽车的快速发展，人们对锂离子电池的要求越来越高，特别在电动汽车领域不仅要求锂离子电池具有高能量密度，并具备出色的循环性能和安全稳定性能。

近年来，随着环境保护意识的不断加强，雾霾成灾，大气污染治理已经迫在眉睫，提倡绿色出行，发展新能源汽车是实现节能减排大目标的有效途径之一，所以国家政策非常鼓励新能源汽车的发展，2014年年初以来出台了数十项中央和地方新能源汽车相关政策。从国内主要动力锂电池企业的产品情况来看：比亚迪一直以来坚持磷酸铁锂电池路线，电池单体能量密度达到130Wh/kg以上，基本接近理论极限，公司也在积极开发能量密度更高的磷酸铁锰锂材料新型动力锂电池；天津力神产品以磷酸铁锂电池为主，目前在小批量生产三元材料动力锂电池。

现阶段磷酸铁锂技术的单体电池能量密度仅为110-120Wh/kg，组合成电池包后，电池系统能量密度还不到90Wh/kg。三元锂电池的能量密度相比磷酸铁锂要高出50％左右，目前普遍在150-180Wh/kg。在磷酸铁锂电池理论能量密度有限情况下，为提升车辆续航里程，高能量密度的三元材料动力锂电池被市场普遍看好。电动汽车的技术还在不断发展和进步之中，之前磷酸铁锂电池因为寿命长、安全性好的特点而受到热捧，但随着三元锂电池解决了安全问题，磷酸铁锂电池被取而代之将不可避免。

镍钴锰酸锂三元材料以其高容量、高能量密度的特点，满足了越来越高的能量密度的要求，受到更多的青睐。目前市面上销售的镍钴锰酸锂正极材料的前驱体主要为Ni_1/3Mn_1/3Co_1/3(OH)₂以及Ni_0.5Mn_0.3Co_0.2(OH)₂这两种材料在性能上具有优越性。但是要满足越来越高的能量密度要求以及循环寿命，我们还需要不断的研发出新的正极材料。

发明内容

针对现有的问题，本发明的目的在于提供一种新的镍钴锰酸锂正极材料前驱体。本发明的另一目的是提供该种前驱体的制备方法，本发明的第三目的是提供一种镍钴锰酸锂正极材料和其制备方法。

为了实现上述第一目的，本发明的技术方案是这样的：一种镍钴锰酸锂正极材料前驱体，其特征在于：分子式为：Ni_0.43Mn_0.3Co_0.27(OH)₂。

本发明的第二目的是这样实现的：一种权利要求1所述镍钴锰酸锂正极材料前驱体的制备方法，其特征在于：按照如下步骤制备：

步骤(1)，将镍盐、钴盐、锰盐按Ni:Mn:Co摩尔比为0.43:0.30:0.27配制成阳离子总浓度为1.5～2.0mol/L的混合盐溶液A；

步骤(2)，配制氢氧化钠和氨水浓度分别为3.0～4.0mol/L和0.45～1.20mol/L的混合碱溶液B；

步骤(3)，在上端带溢流口的反应釜内加入0.15-0.3mol/L的氨水溶液作为底液，然后将A、B两种溶液通过蠕动泵从反应釜底部泵入，搅拌反应，在反应过程中控制pH为11.0～11.20，反应温度50～65℃，釜满后反应液从溢流口溢流到陈化釜内，应控制泵入A、B两种溶液的流速，使得反应釜内的反应液首次溢流的时间大于16h；

步骤(4)，溢流出的反应液在60～80℃下恒温陈化16～24h；

步骤(5)，物料通过压滤、洗涤、干燥得到均一的Ni_0.43Mn_0.30Co_0.27(OH)₂前驱体。

本发明的制备方法，事先在反应釜内加氨水溶液作为底液，有利于一次粒子生长，使得粒子晶型、外貌更好，电化学性能好。通过加入的A、B溶液的流量控制反应时间大于16h，保证一次粒子生长，同时有利于二次粒子的形成，形成的一次粒子晶型较好。

在上述方案中：步骤(1)中，镍盐为硫酸镍，钴盐为硫酸钴，锰盐为硫酸锰。硫酸盐较为常见，成本低。