[发明专利]一种含锂氧化物前驱体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含锂氧化物前驱体及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，混料：将锂源与前驱体进行混合，得到混合物；其中，所述锂源中锂与前驱体中的总过渡金属元素摩尔比r为：0r1；S2，烧结：将S1得到的混合料在高温下进行烧结，得到含锂氧化物前驱体。本发明通过将锂源与前驱体混合物烧结，大幅度减少后续正极材料制备过程中前驱体和锂源分解形成的H₂O和CO₂等气体，减少废气带来的热量损失，同时有效解决后续正极材料烧结过程中炉内气氛难以控制的问题，大幅度降低成本。且制备的含锂氧化物前驱体形貌呈多孔状，有利于后续正极材料固相烧结过程中锂离子在材料内部的扩散，改善正极材料的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料技术领域，特别涉及一种含锂氧化物前驱体及其制备方法。

背景技术

锂离子电池因其高能量密度、较优的安全性能和优异的循环性能等优点，逐渐成为最重要的二次电池。目前锂离子电池已广泛应用于手机、平板电脑、手提电脑等移动电子设备。此外，随着社会对清洁出行的呼声越来越高，新能源混合电动汽车(HEV)和纯电动汽车上(EV)得到大力发展，其核心锂离子动力电池呈爆发式增长。然而，动力电池居高不下的成本成为制约电动汽车发展的一个重要因素。并且在动力电池中，正极材料占到总成本的30％以上。因此，如何控制正极材料的成本成为控制总成本的关键。除此之外，目前商业化正极材料通常采用高温烧结前驱体与锂源混合物的工艺。在烧结过程中，前驱体(氢氧化物、碳酸盐、硝酸盐、醋酸盐等)和锂源(氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂等)分解为氧化物吸收大量热量，造成炉内温度波动和热量损耗，同时释放出大量气体，使得炉内气氛难以精准控制，影响材料的一致性和批次稳定性，进而影响材料的电化学性能。

中国专利文献CN 110767897 A公开了一种高镍三元正极材料合成方法。将氢氧化物前驱体与锂源放入高速混合机内均匀混合，然后放入辊道窑中，在700-1000℃烧结8-15h，制得高镍三元正极材料。然而氢氧化物前驱体和氢氧化锂分解过程中产生大量的H₂O，这将吸收大量的热且造成炉内氧势的降低，需要不断地通入富氧/纯氧来维持炉内氧势，造成富氧/纯氧的资源浪费，大大增加了工业成本。且温度波动影响三元材料的晶体形成和生长，恶化材料的电化学性能。

中国专利文献CN 1847155A公开了一种三元正极材料的合成方法。将一定比例的镍、钴、锰的化合物均匀混合，在空气中500-900℃煅烧，得到Ni、Co、Mn三元复合氧化物。再将三元复合氧化物与锂源混合后高温烧结得到三元正极材料。该方法有效解决目前工艺上炉内气氛和温度难以精准控制的问题，但密实的三元复合氧化物阻碍了锂离子在固体内部的扩散，难以获得锂离子均匀分布的三元正极材料。

发明内容

本发明提供了一种含锂氧化物前驱体及其制备方法，通过制备含锂氧化物前驱体，减少后续高温烧结过程中的气氛波动和温度波动，解决炉内气氛难以控制的难题，实现正极材料烧结温度和气氛的精准控制。且制备含锂氧化物前驱体时会在材料表面及内部造孔，在烧结过程中有利于锂离子的扩散，制备出颗粒内部成分均一的材料，有效改善正极材料的电化学性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种含锂氧化物前驱体的制备方法，包括以下步骤：

S1，混料：

将锂源与前驱体进行混合，得到混合物；

其中，所述锂源中锂与前驱体中的总过渡金属元素摩尔比r为：0r1；

S2，烧结：

将S1得到的混合料在高温下进行烧结，得到含锂氧化物前驱体。

优选地，所述锂源中的锂与前驱体中的总过渡金属元素摩尔比r为：0.5r1。

优选地，所述锂源包括碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、乙酸锂中的一种或几种。

优选地，所述锂源为氢氧化锂或碳酸锂。