镍锰二元前驱体及其制备方法、正极材料和锂离子电池与流程

本申请属于电池材料，尤其涉及一种镍锰二元前驱体及其制备方法、正极材料和锂离子电池。

背景技术：

1、随着电动汽车和储能行业的发展，锂离子电池的应用范围进一步拓宽，因此人们对具有更高能量密度的锂离子电池提出了需求。在众多提升能量密度的方案中，正极材料是人们普遍认同的重要方向。如今已成功商业化的锂离子电池正极材料包括磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂三元材料和钴酸锂等，这些正极材料或受限于理论容量或受限于安全性等因素，都难以实现对动力电池更高能量密度的追求目标。因此，寻找一种理论容量高且安全性能好的锂离子电池正极材料就显得格外重要。

2、目前，富锂锰基正极材料也有望凭借高容量、高电压、低成本等优势成为正极材料市场的重要补充，被认为是最有前景的锂离子电池正极材料。锂锰基正极材料一般由镍锰二元前驱体和锂盐混合煅烧得到。目前前镍锰二元前驱体的制备工艺繁琐，而且得到的镍锰二元前驱体球形度不好、一致性较差，因而影响正极材料的电化学性能。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种镍锰二元前驱体及其制备方法、正极材料和锂离子电池，旨在解决如何制备尺寸更好的镍锰二元前驱体的技术问题。

2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

3、第一方面，本申请提供一种镍锰二元前驱体的制备方法，包括：

4、提供镍锰盐溶液、沉淀剂和络合剂；

5、将所述镍锰盐溶液、所述沉淀剂和所述络合剂混合进行共沉淀反应，得到镍锰二元前驱体，所述镍锰二元前驱体的化学通式为nixmny(oh)2，x+y＝1，0<x<0.40，0<y<0.95；

6、其中，所述共沉淀反应的过程包括：在ph为11.20-12.20、氨浓度为3.0-5.0g/l的条件下反应10-60min得到晶种溶液，然后降低ph至10.2-10.8继续进行反应，直至产物粒度d50＝10.0-11.0μm时结束反应。

7、第二方面，本申请提供一种镍锰二元前驱体，由本申请第一方面提供的制备方法制备得到。

8、第三方面，本申请提供一种正极材料，由本申请第二方面提供的镍锰二元前驱体与锂源混合煅烧处理得到。

9、第四方面，本申请提供一种锂离子电池，包括本申请第三方面提供的正极材料。

10、本申请第一方面提供的镍锰二元前驱体的制备方法，将镍锰盐溶液、沉淀剂和络合剂混合进行一个特有的共沉淀反应过程，即在ph为11.20-12.20、氨浓度为3.0-5.0g/l的条件下反应10-60min，然后降低ph至10.2-10.8继续进行反应，直至产物粒度d50＝10.0-11.0μm时结束反应。这样的制备方法，不仅工艺简单，而且可以得到球形度高、粒度分布窄、同时兼具较高的比表面积和振实密度的镍锰二元前驱体，基于这样的镍锰二元前驱体制成锂离子电池的正极材料后，可以提高电化学性能。

11、本申请第二方面提供的镍锰二元前驱体由本申请特有的制备方法制备得到，因而这样的镍锰二元前驱体具有球形度高、粒度分布窄、兼具较高的比表面积和振实密度的特点，因此这样的镍锰二元前驱体制成锂离子电池的正极材料后，可以提高电化学性能。

12、本申请第三方面提供的正极材料由本申请特有的镍锰二元前驱体与锂源混合煅烧处理得到。基于该镍锰二元前驱体的特点，使得本申请的正极材料具有很好的电化学性能。

13、本申请第四方面提供的锂离子电池使用了本申请特有的正极材料，因此该锂离子电池具有很好的电化学性能。

技术特征：

1.一种镍锰二元前驱体的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍锰二元前驱体的化学通式中，0.1≤x≤0.30，0.7≤y≤0.90。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍锰二元前驱体的粒度分布为0.30<k90<0.40。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述镍锰盐溶液、所述沉淀剂和所述络合剂混合的步骤包括：将所述镍锰盐溶液、所述沉淀剂和所述络合剂并流加入底液中，且所述底液的ph为11.20-12.20、氨浓度为3.0-5.0g/l；和/或

5.如权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镍锰盐溶液中的镍锰总浓度为1-2.5mol/l；和/或

6.如权利要求1至4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应的条件包括：温度为50-65℃，搅拌速度为300-450rpm。

7.一种镍锰二元前驱体，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到。

8.如权利要求7所述的镍锰二元前驱体，其特征在于，所述镍锰二元前驱体满足：振实密度为1.80-2.2g/m3，比表面积为15-30m2/g，粒度分布为0.30<k90<0.40。

9.一种正极材料，其特征在于，由权利要求7或8所述的镍锰二元前驱体与锂源混合煅烧处理得到。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括权利要求9所述的正极材料。

技术总结
本申请公开一种镍锰二元前驱体及其制备方法、正极材料和锂离子电池。镍锰二元前驱体的制备方法包括：提供镍锰盐溶液、沉淀剂和络合剂；将镍锰盐溶液、沉淀剂和络合剂混合进行共沉淀反应，得到镍锰二元前驱体，镍锰二元前驱体的化学通式为Ni<subgt;x</subgt;Mn<subgt;y</subgt;(OH)<subgt;2</subgt;，x+y＝1，0<x<0.40，0<y<0.95；其中，共沉淀反应的过程包括：在pH为11.20‑12.20、氨浓度为3.0‑5.0g/L的条件下反应10‑60min得到晶种溶液，然后降低pH至10.2‑10.8继续进行反应，得到产物粒度D<subgt;50</subgt;＝10.0‑11.0μm时结束反应。该制备方法不仅工艺简单，而且可以得到球形度高、粒度分布窄的镍锰二元前驱体。

技术研发人员：孔科伟,陈飞,刘持欢,符军瑞,贺剑明,黄旭春
受保护的技术使用者：芜湖佳纳新能源材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19