一种含镍氢氧化物前驱体及其制备方法、正极材料与流程

文档序号:25543067发布日期:2021-06-18 20:39阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种含镍氢氧化物前驱体,其特征在于,所述前驱体的化学分子式为nixcoymnz(oh)2,其中,x+y+z=1,0.7≤x<1.0,0≤y≤0.2,0≤z≤0.2;所述前驱体的一次颗粒为规则的板条状且呈竖立式疏松排布,朝向二次颗粒中心竖立直插,从二维平面视角看呈现长方形块状;一次颗粒片层的长度为300-1100nm,厚度为50-300nm;二次颗粒分布窄,径距≤0.75;所述前驱体的中值粒度为3.0-6.0μm,振实密度为1.5-2.2g/cm³,比表面积为6-14m²/g。

2.一种如权利要求1所述的含镍氢氧化物前驱体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)根据分子式nixcoymnz(oh)2配制金属盐溶液;其中,x+y+z=1,0.7≤x<1.0,0≤y≤0.2,0≤z≤0.2;

(2)分阶段进行成核和晶体生长的反应:在氮气保护氛围下,将金属盐溶液与沉淀剂、络合剂分别通入已有底液的反应釜中,开始并完成成核过程;在氧气氛围下,将金属盐溶液与沉淀剂、络合剂分别通入反应釜中,开始并完成晶体生长过程;

(3)将步骤(2)得到的反应浆料进行固液分离,并对固相进行陈化、洗涤、脱水、干燥、筛分处理,即得到所述的前驱体。

3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述金属盐溶液中金属离子的总浓度为1.5-2.5mol/l,所述沉淀剂浓度为3.0-10.0mol/l,所述络合剂浓度为4.0-13.5mol/l。

4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述沉淀剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸铵中的一种或多种;所述络合剂为乙二胺四乙酸盐、氨水、酒石酸中的一种或多种。

5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述底液为氢氧化钠和氨水的混合溶液,温度为55-70℃,氨水的浓度为5-15g/l,ph值为10.00-11.80。

6.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中的所述的晶体生长阶段,搅拌转速为120-300r/min,反应体系的ph值为9.80-11.80,氨水的浓度为5-15g/l;反应体系中固体物质含量为200-600g/l,反应时间为35-65h。

7.如权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,成核反应完成后,将氮气切换为空气或氧气。

8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,根据反应釜体积,每立方米反应釜通入的空气流量设定为(25-200)l·h-1

9.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,采用5-20wt%的碱液对固相进行陈化反应,陈化温度为50-80℃,陈化反应时间为30-60min;洗涤时,采用去离子水进行洗涤,洗涤终点的ph值为8.0-8.5;脱水后控制物料的含水率为20%以下;干燥时,烘干温度为120-180℃,烘干后物料的含水率为0.20-1.00%。

10.一种高镍单晶正极材料,其特征在于,由权利要求1所述的前驱体或权利要求2-9任一项所述的制备方法制备得到的前驱体与锂源和/或其他物质混合焙烧即得,无需水洗即可保持正极材料的可溶锂总量≤1500ppm。


技术总结
本发明属于锂离子电池材料技术领域,具体公开了一种含镍氢氧化物前驱体及其制备方法、以及一种正极材料。本发明在制备含镍氢氧化物前驱体过程中,先氮气保护,有效控制反应初期的成核数量,之后通入空气(氧气)氧化,制备得到的产物的一次颗粒形貌为规则板条状,且为疏松竖立排布特征,满足单晶正极材料的烧结要求。前驱体与锂源等混合焙烧后得到的正极材料,无需水洗即可控制正极材料的可溶锂总量≤1500ppm,在降低生产成本的同时,还避免了水洗材料带来的除杂成本、环境污染成本等负面影响。

技术研发人员:刘庭杰;张海艳;胡志兵;李玉云;熊意球;黎力;朱璟;胡海诗;刘玮;张娉婷;苏帅;吴泽盈;刘宙;曾永详;苗小欢
受保护的技术使用者:金驰能源材料有限公司;湖南长远锂科股份有限公司
技术研发日:2021.05.10
技术公布日:2021.06.18
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