[发明专利]一种核壳结构的富锂锰基正极材料前驱体及其制备方法

说明书

一种核壳结构的富锂锰基正极材料前驱体，化学式为Ni_xMn_y(OH)₂，制备方法包括：一、配制Ni、Mn金属液；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、向釜中加入纯水、沉淀剂和络合剂配成底液；三、通入氮气或者惰性气体，将金属液、沉淀剂、络合剂与添加剂溶液持续加入釜中进行共沉淀；待粒度生长到目标粒度的60~80%时暂停进液；温度降至55~65℃，将金属液、沉淀剂与络合剂持续加入釜中继续共沉淀，待粒度生长到目标粒度时停止进液；四、将产物经离心、洗涤、干燥到核壳结构的富锂锰基正极材料前驱体。本发明前驱体的结构稳定、离子扩散系数较高，可提高正极材料电性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种核壳结构的富锂锰基正极材料前驱体及其制备方法。

背景技术

富锂锰基材料具有成本低、容量高、无毒安全等优点，用来做正极材料能够满足动力电池在电动汽车等领域的使用要求。

富锂锰基正极材料放电比容量达300mAh/g以上，因此被认为是未来新一代高能量密度动力电池的理想选择。然而，由于富锂锰基正极材料的离子扩散系数较低，导致其倍率性能与循环性能较差，无法满足动力电池的需求。此外，富锂锰基正极材料在充放电的过程中容易发生相变，导致不可逆容量的提高，致使电性能下降。

因此，如何制备出一种结构稳定、离子扩散系数较高的富锂锰基正极材料前驱体以提高其对应正极材料的电性能，便成为本发明所要研究的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种核壳结构的富锂锰基正极材料前驱体及其制备方法。

为达到上述目的，本发明于产品层面采用的技术方案是：

一种核壳结构的富锂锰基正极材料前驱体，化学式为Ni_xMn_y(OH)₂，其中，0.30≤x＜0.40，0.60≤y＜0.70。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1.上述方案中，包括核层和壳层，所述核层的孔隙率为40～60％，核层的D50₁占前驱体D50的60～80％；所述壳层的孔隙率为5～8％，壳层的D50₂占前驱体D50的20～40％，核层的孔隙率与壳层的孔隙率的比值满足5:1～8:1。

2.上述方案中，D50为4～7um，振实密度为1.20～1.60g/cm³，比表面积为70～90m²/g。

为达到上述目的，本发明于方法层面采用的技术方案是：

一种核壳结构的富锂锰基正极材料前驱体的制备方法，包括：

步骤一、配制摩尔浓度为1.8～2.2mol/L的Ni、Mn金属液；

配制摩尔浓度为8～10mol/L的氢氧化钠或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；

配置质量百分含量为1～3％的添加剂溶液；

步骤二、向封闭的反应釜中加入纯水、所述沉淀剂和所述络合剂配成底液，通过沉淀剂控制底液的pH值为11.5～12.1，通过络合剂控制底液中的氨浓度为0.05～0.25mol/L，底液的温度维持在75～85℃；