[发明专利]一种核壳结构的三元前驱体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及三元前驱体材料技术领域，具体而言，涉及一种核壳结构的三元前驱体及其制备方法和应用。本发明以镍、钴和锰的氢氧化物沉淀物为核，碳酸盐沉淀物为壳制备一种具有核壳结构的三元前驱体；以镍盐、钴盐和锰盐的氢氧化物为核心，在此基础上进行碳酸盐沉淀反应，能有效避免单一碳酸盐前期工艺稳定性差导致的粒度不可控问题；另外通过控制内核的粒度大小，能够有效避免单一碳酸盐前驱体振实密度低的问题；外层碳酸盐能够有效提高材料的球形度和比表面积。本发明得到的核壳结构的三元前驱体球形度好，比表面积大，S含量低。

技术领域

本发明涉及三元前驱体材料技术领域，具体而言，涉及一种核壳结构的三元前驱体及其制备方法和应用。

背景技术

目前主流的NCM三元正极材料均采用氢氧化物共沉淀技术合成原子水平均匀混合的前驱体，以氢氧化钠作为沉淀剂、氨水作为络合剂生产出高密度球形氢氧化物前驱体。该工艺的优点是可以比较容易地控制前驱体的粒径、形貌和振实密度，但产品的S含量控制、比表面积以及生产成本均受到较大限制。而碳酸盐共沉淀技术制备三元氢氧化物前驱体目前最主要的问题是：工艺稳定性较差，杂质(Na)含量相对氢氧化物前驱体较高，振实密度低，进而影响三元材料的电化学性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种核壳结构的三元前驱体的制备方法，以镍盐、钴盐和锰盐的氢氧化物为核心，在此基础上进行碳酸盐沉淀反应，能有效避免单一碳酸盐前期工艺稳定性差导致的粒度不可控问题，另外通过控制内核的粒度大小，能够有效避免单一碳酸盐前驱体振实密度低的问题；外层碳酸盐能够有效提高材料的球形度和比表面积。

本发明的另一个目的在于提供一种所述的核壳结构的三元前驱体的制备方法制备得到的核壳结构的三元前驱体。该三元前驱体球形度好，比表面积大，S含量低。

本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池正极材料，主要由如上所述的核壳结构的三元前驱体制备得到。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种核壳结构的三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：

(a)第一混合盐、第一沉淀剂、第一络合剂和第一底液的混合物进行共沉淀反应，得到三元前驱体内核；

(b)所述三元前驱体内核与第二混合盐、第二沉淀剂、第二络合剂和第二底液的混合物进行共沉淀反应；

所述三元前驱体内核的D50粒径为所述核壳结构的三元前驱体的D50粒径的30％～50％；

所述第一混合盐为镍盐、钴盐和锰盐；

所述第二混合盐为镍盐、钴盐和锰盐；

所述第一沉淀剂选自氢氧化钠；

所述第二沉淀剂选自碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵中的至少一种。

优选地，在步骤(a)中，所述共沉淀反应具体包括以下步骤：将第一混合盐溶液、第一沉淀剂溶液和第一络合剂溶液加入到第一底液中进行反应；

优选地，所述第一络合剂包括NH₃·H₂O；

优选地，所述第一络合剂溶液中，第一络合剂的浓度为0.2～10mol/L；

优选地，所述第一沉淀剂溶液中，第一沉淀剂的浓度为5～12mol/L；

优选地，所述第一混合盐中，镍、钴、锰的摩尔比为(4～7)：(0.8～1)：(2.5～3.5)；

优选地，所述第一混合盐溶液中，镍离子、钴离子和锰离子的浓度之和为1～2mol/L。