[发明专利]一种中空三元正极材料前驱体及制备方法

说明书

一种中空三元正极材料前驱体及制备方法。一种中空三元正极材料前驱体，化学式为NixCoyMnz(OH)₂，其制备方法包括：一、配制Ni、Co、Mn的混合盐溶液；配制氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；配制氨水溶液作为络合剂；配置添加剂溶液；二、釜中通入空气与氮气的混合气体，将混合盐溶液、络合剂、沉淀剂及添加剂溶液加入釜中造核，D50₁至D50的50~60%时溢流至提浓设备，固含量到25~30%时溢流至第一陈化槽；30~50h后进入核生长阶段，生长8~14h后关闭向第一陈化槽溢流，开启溢流至第二陈化槽，开启第一陈化槽回流反应釜，回流完后停止；三、将浆料压滤、洗涤、干燥制得中空三元正极材料前驱体。本发明方法可降低开釜频率与生产成本，提升批次稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种中空三元正极材料前驱体及制备方法。

背景技术

中空三元正极材料因其具有优异的倍率性能与循环性能，在动力电池方面得到了广泛地应用，因此也提高了中空三元正极材料前驱体市场的需求量。

目前，中空三元正极材料前驱体多采用单个反应釜间歇制备，该方法所制备的产品具有粒度分布窄、一致性好，电化学性能稳定的优点。然而，现有技术在采用单个反应釜间歇生产中空三元正极材料前驱体时，由于单次反应时间较短(一般不超过120小时)，因此需要频繁清釜重开，造成产能相对较低、生产成本过高、批次稳定性差。

有鉴于此，针对中空三元正极材料前驱体的制备，如何设计一种通过延长生长时间来降低开釜频率与生产成本，提升批次稳定性的制备方法是本发明研究的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种中空三元正极材料前驱体及制备方法。

为达到上述目的，本发明于产品层面采用的技术方案是：

一种中空三元正极材料前驱体，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。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，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％。

为达到上述目的，本发明于方法层面采用的技术方案是：

一种中空三元正极材料前驱体的制备方法，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％；