[发明专利]三元正极材料的前驱体的制备方法、装置及前驱体、正极材料

说明书

本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种三元正极材料的前驱体的制备方法、装置及前驱体、正极材料。该三元正极材料的前驱体的通式为Ni_aCo_bMn_cLi_d(OH)₂，0.8≤a≤0.95，0b≤0.2，0c≤0.2，0d≤1.2，a+b+c＝1。该三元正极材料的前驱体中可以嵌入锂离子。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种三元正极材料的前驱体的制备方法、装置及前驱体、正极材料。

背景技术

二次电池，例如锂离子电池，已经被广泛应用于移动电子产品。随着电子行业的快速发展，人们对于锂离子电池的电化学性能要求越来越高。而决定锂离子电池电化学性能的关键性因素之一是正极材料，其中，镍钴锰酸锂三元正极材料具有显著的三元协同效应，能量密度高、成本相对较低、安全功能较好，其已成为目前锂电池正极材料的主要开发方向。目前，三元正极材料的合成工艺中主流的工艺是先合成三元正极材料的氢氧化物或碳酸化合物前驱体，再将前驱体和锂盐混合高温烧结得到正极材料。

公开号为CN104934593A的中国发明申请通过将乙酸镍、乙酸钴、乙酸锰、锂盐加入到葡萄糖以及柠檬酸的水溶液中进行搅拌形成膏状前驱体，随后球磨微波烧结得到三元正极材料，该方法从原材料直接合成三元正极材料，具有工艺简单、能够连续生产和成本低的优势，但是该工艺只能合成单晶无法合成目前市面上的二次球，并且单晶平均尺寸较小。

公开号为CN112133890A的中国发明申请采用了一步合成含锂的三元前驱体后经过高温烧结得到单晶三元正极材料，该工艺在前驱体的阶段进行锂的预嵌，使得正极材料烧结工艺得到简化，但是该工艺只适用于单晶小颗粒，由于含锂前驱体合成过程中锂嵌入量较难控制以及前驱体颗粒生长受pH值的影响较大，该工艺无法合成D50较大的大颗粒的多晶含锂前驱体及正极材料。

综上，目前的三元正极材料的前驱体及正极材料的合成工艺难以兼顾使锂离子均匀嵌入到前驱体中和前驱体的正常生长，以至于很难得到理想粒径的多晶含锂前驱体及正极材料。

发明内容

本申请公开了一种三元正极材料的前驱体的制备方法、装置及前驱体、正极材料，以解决现有三元正极材料的前驱体中锂离子的嵌入量较低的问题。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种三元正极材料的前驱体，该三元正极材料的前驱体的通式为Ni_aCo_bMn_cLi_d(OH)₂，0.8≤a≤0.95，0b≤0.2，0c≤0.2，0d≤1.2，a+b+c＝1。

进一步地，前驱体的D50为6～15μm，且前驱体的BET为4～20m²/g。

第二方面，本申请提供一种三元正极材料的前驱体的制备方法，包括如下步骤：

前驱体晶核依次重复生长过程和氧化过程直至得到预设粒径的前驱体，其中，生长过程和氧化过程分段进行。

进一步地，制备方法还包括制备前驱体晶核的步骤，制备前驱体晶核包括：

配置反应溶液：配置镍钴锰混合盐溶液、锂盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液；

在惰性气体的保护下，将反应溶液混合并搅拌均匀，得到前驱体晶核。

进一步地，前驱体晶核依次重复生长过程和氧化过程直至得到预设粒径的前驱体，包括：

步骤A)、在惰性气氛下，前驱体晶核在反应溶液中进行生长；其中，反应溶液为镍钴锰混合盐溶液、锂盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液的混合溶液，且反应溶液的pH值范围为9～12；