[发明专利]一种中空三元正极材料前驱体及制备方法

权利要求书

1.一种中空三元正极材料前驱体，其特征在于：化学式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中，x+y+z＝1，0.45≤x≤0.6，0.1≤y≤0.3，0.2≤y≤0.45。

2.根据权利要求1所述的前驱体，其特征在于：D50为2.0~2.8um，粒度径距0.6＜（D90-D10）/D50＜0.8，振实密度为1.1~1.3g/cm³，比表面积为20~40m²/g；所述中空三元正极材料前驱体内部为疏松多孔结构，孔隙率为25~45%。

3.一种中空三元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于：包括：

步骤一、配制Ni、Co、Mn的混合盐溶液，其中，Ni、Co、Mn总摩尔浓度为1.7~2.3mol/L；

配制摩尔浓度为8~10mol/L的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液作为沉淀剂；

配制摩尔浓度为2~4mol/L的氨水溶液作为络合剂；

配置摩尔浓度为0.5~0.9mol/L的添加剂溶液；

步骤二、保持反应釜的搅拌开启，转速为600~700r/min，通入空气与氮气的混合气体，所述空气与所述氮气的体积比满足1:1~3:1，每小时通入混合气体的体积为反应釜有效容积的150~200%；

将步骤一配置的所述混合盐溶液、所述络合剂、所述沉淀剂以及所述添加剂溶液持续加入反应釜进行造核反应，生成D50₁为产品目标D50的50~60%的三元前驱体晶核浆料，初期溢流至提浓设备，待反应釜内的固含量达到25~30%时，开启反应釜部分溢流去向第一陈化槽；反应釜的反应过程中pH维持在12.4~12.8，反应的温度维持在50~70℃，氨浓度为0.25~0.45mol/L，固含量维持在25~30%；

在造核反应的阶段中，每小时进入反应釜的所述混合盐溶液的体积为反应釜有效体积的4~9%；每小时进入反应釜的所述络合剂的体积为反应釜有效体积的1~4%；

在造核反应进行30~50h后，且第一陈化槽的浆料液位达到第一陈化槽有效容积的55~75%时，进入核的生长阶段，于该生长阶段中，通过所述沉淀剂将反应釜中浆料的pH每小时下调0.15至11.5~11.9，并维持该pH以进行核的生长；

在生长阶段进行8~14h后，且当反应釜中浆料的D50达到2.0~2.8um时，关闭反应釜向第一陈化槽的溢流，开启部分去第二陈化槽的溢流，同时开启第一陈化槽到反应釜的回流，流量为每小时第一陈化槽回流进入反应釜的浆料体积为反应釜有效体积的0.5~1.5%，待第一陈化槽物料全部回流完后停止反应；核的生长阶段中，反应釜中浆料的pH维持在11.5~11.9，转速为600~700r/min，反应的温度维持在50~70℃，氨浓度为0.25~0.45mol/L，固含量维持在25~30%；

在生长阶段中，持续保持向反应釜中进料，反应釜循环溢流至提浓机提浓，反应釜部分溢流至第二陈化槽进行收集，以实现连续制备中空三元正极材料前驱体；

步骤三、将步骤二中反应釜、提浓机以及第二陈化槽浆料进行压滤、洗涤、干燥，制得中空三元正极材料前驱体。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤一中，所述添加剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二甲基苯磺酸钠中的一种或者多种。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述反应釜中添加剂的浓度为0.01~0.04mol/L。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤二中，所述第一陈化槽的有效容积是所述反应釜的有效容积的4~5倍。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤二中，经过8~14h的生长后，且第一陈化槽内的浆料体积达到所述第一陈化槽有效容积的95~100%时，关闭反应釜向第一陈化槽的溢流，开启部分去第二陈化槽的溢流，同时开启第一陈化槽到反应釜的回流。