[发明专利]一种低钴高功率型三元正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低钴高功率型三元正极材料，化学式为：LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，元素0＜x≤1，0＜y≤0.15，0＜z≤1，x+y+z＝1。材料的制备方法包括以下步骤：配制镍与锰混合二元溶液、钴溶液；向带有底液的反应釜中通入氮气，将反应釜开启搅拌；将镍与锰混合二元溶液、工业液碱、沉淀剂溶液、络合剂溶液同时注入到反应釜中进行共沉淀反应至反应釜中物料的D50达到2.4μm～3.4μm后暂停进料，向反应釜中同时加入钴溶液、碳铵或碳酸钠溶液，反应后停止进料，得到浆料；将浆料进行离心洗涤、烘干、筛分、除铁、与锂源混合后烧结，得到低钴高功率型三元正极材料。本发明制备的材料功率性能优良。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种低钴高功率型三元正极材料及其制备方法。

背景技术

由于钴元素的价格等因素，正极材料去钴化已经成为一种确定的趋势。而钴含量降低会带来倍率性能降低等负面影响，使得高功率型三元正极材料的钴含量难以降低。目前在同样的金属元素配比下，一般通过提高材料的比表面积来提高材料的功率性能。专利《一种高功率型三元材料前驱体和制备方法》(申请公布号:CN112047397A)提供了一种高功率型三元前驱体和制备方法，通过特殊的工艺控制制备出内部具有较多孔洞的一次颗粒聚合的二次颗粒前驱体，该制备方法需要加入羟乙基砜硫酸酯类材料KN-B、KN-R、KN-2B中的一种或几种混合作为添加剂，而反应过程中有机物的存在会影响前驱体的生长过程，出现颗粒生长不均匀、粒度分布过宽等负面影响，影响材料的长期循环性能。

发明内容

针对现有技术中功率型三元材料钴含量较高、原料价格偏高、降低钴含量后对功率性能负面影响较大的问题，本发明提供一种性能优良的低钴高功率型三元正极材料及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种低钴高功率型三元正极材料，其特征在于，所述材料的化学式为：LiNi_xCo_yMn_zO₂，其中，元素0＜x≤1，0＜y≤0.15，0＜z≤1，x+y+z＝1。

一种基于上述的低钴高功率型三元正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)配制镍与锰混合二元溶液，镍与锰混合二元溶液中镍离子、锰离子的浓度之和为0.5mol/L～2.5mol/L；配制0.5mol/L～2.5mol/L的钴溶液；配制0.5mol/L～2mol/L的碳铵或碳酸钠溶液作为沉淀剂溶液；

(2)向带有底液的反应釜中通入氮气，将反应釜开启搅拌；

(3)将镍与锰混合二元溶液、工业液碱、沉淀剂溶液、络合剂溶液同时注入到步骤(2)的反应釜中进行共沉淀反应；共沉淀反应至反应釜中物料的D50达到2.4μm～3.4μm后暂停进料，向反应釜中同时加入钴溶液和沉淀剂溶液，反应至反应釜中物料的D50达到2.5μm～3.5μm停止进料，得到浆料；

(4)将浆料进行离心洗涤、烘干、筛分、除铁，得到前驱体材料；

(5)将前驱体材料与锂源混合后烧结，得到低钴高功率型三元正极材料。

根据上述的低钴高功率型三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中氮气的通入流量为0.5m³/h～3m³/h；底液的加入量为反应釜体积的1/2～4/5；反应釜的搅拌转速为400rpm～600rpm。

根据上述的低钴高功率型三元正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中底液包括氨水与工业液碱，底液中氨浓度为3g/L～15g/L，底液的pH为11.8～12.5。