【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電池材料，涉及一種正極材料前驅體及其制備方法與應用，尤其涉及一種結構穩定的正極材料前驅體及其制備方法與應用。
技術介紹
1、隨著鎳含量的增加，高鎳正極材料在使用過程中會出現陽離子混排、晶內裂紋、晶間裂紋、結構退化以及界面副反應的問題，這會導致電池性能的急速衰退。摻雜與包覆能夠在一定程度上改善高鎳正極材料的這些缺陷，但無法從本質上解決高鎳正極材料在使用過程中結構失穩的問題。
2、正極材料的性能由對應正極材料前驅體繼承而來，通過調整高鎳三元正極材料前驅體特定晶面的晶粒尺寸，能夠優化高鎳三元正極材料前驅體的晶體結構，進而提升正極材料的晶體結構穩定性。
3、cn116873985a公開了一種具有大(010)晶面面積的鎳基三元正極材料前驅體的制備方法，以鎳基無機鹽或鎳基有機鹽為原料，采用不含銨根絡合劑進行反應，制備出有利于生長成大(010)晶面面積前驅體的片狀、一次顆粒較大且分布疏松的類球形氫氧化物晶種；以氫氧化物晶種為底料進行共沉淀反應，以鎳基無機鹽或鎳基有機鹽為原料，采用含銨根絡合劑進行反應制備出一次顆粒(010)晶面面積大且二次顆粒為類球形的鎳基層狀三元正極材料前驅體。但其僅針對單一晶面(010)進行了調節，難以對前驅體整體結構的穩定性進行改善。
4、cn112151790a公開了一種高鎳三元正極材料前驅體及其晶面可控生長的方法、三元正極材料及鋰離子電池，通過前驅體制備過程的反應釜內金屬鹽溶液、堿溶液及絡合劑均勻混合發生共沉淀反應，通過反應動力學進行調控，能夠控制晶體生長的晶面取向，
5、對此，需要提供一種結構穩定的正極材料前驅體及其制備方法與應用。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種結構穩定的正極材料前驅體及其制備方法與應用，所述制備方法通過特定絡合劑溶液的使用，調節了所得正極材料的晶面尺寸，優化了所得正極材料前驅體的晶體結構，從而提升了對應正極材料的晶體結構穩定性。
2、為達到此專利技術目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供了一種結構穩定的正極材料前驅體的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
4、底液中并流混合金屬鹽溶液、氨水、絡合劑溶液以及沉淀劑溶液，進行共沉淀反應，得到所述結構穩定的正極材料前驅體。
5、所述絡合劑溶液中的絡合劑包括氨水與有機酸，氨水中銨根與有機酸中羧基(-cooh)的摩爾比為(0.1-5):1，例如可以是0.1:1、0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1或5:1等。
6、本專利技術提供的制備方法通過特定絡合劑溶液的使用，通過對銨根離子濃度和羧基濃度的調節，控制了所得正極材料前驅體的晶面尺寸，由于調節了所得正極材料的晶面尺寸，優化了所得正極材料前驅體的晶體結構，從而提升了對應正極材料的晶體結構穩定性；而且，本專利技術提供的制備方法不需要制作晶種，即可實現振實密度td為1.5-2.2g/cm3、比表面積bet為10-15m2/g、span值為0.2-0.7、衍射強度比值i101/i001為1-1.5、d001為15-20nm、d100為26-32nm、d101為15-20nm，且d101/d001為0.8-1.2的正極材料前驅體的制備。
7、優選地，所述有機酸包括甲酸(ch2o2)、乙酸(ch3cooh)、乙二酸(h2c2o4)或乳酸(c3h6o3)中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括甲酸與乙酸的組合，乙酸與乙二酸的組合，乙酸與乳酸的組合，甲酸、乙酸與乙二酸的組合，乙酸、乙二酸與乳酸的組合，或甲酸、乙酸、乙二酸與乳酸的組合。
8、優選地，所述絡合劑溶液的ph值為7.5-10，例如可以是7.5、8、9或10等。
9、本專利技術中的絡合劑溶液的絡合劑包括氨水與有機酸，通過溶劑水的量來進行ph值的調節。
10、優選地，所述金屬鹽溶液中的金屬鹽包括鎳鹽、鈷鹽與錳鹽。
11、優選地，所述鎳鹽包括硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳或醋酸鎳中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括硫酸鎳與硝酸鎳的組合，硝酸鎳與氯化鎳的組合，氯化鎳與醋酸鎳的組合，或硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳與醋酸鎳的組合。
12、優選地，所述鈷鹽包括硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷或醋酸鈷中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括硫酸鈷與硝酸鈷的組合，硝酸鈷與氯化鈷的組合，氯化鈷與醋酸鈷的組合，或硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷與醋酸鈷的組合。
13、優選地，所述錳鹽包括硫酸錳、硝酸錳、氯化錳或醋酸錳中的任意一種或至少兩種的組合，典型但非限制性的組合包括硫酸錳與硝酸錳的組合，硝酸錳與氯化錳的組合，氯化錳與醋酸錳的組合，或硫酸錳、硝酸錳、氯化錳與醋酸錳的組合。
14、優選地，所述金屬鹽溶液中鎳、鈷與錳的總摩爾濃度為0.1-5mol/l，例如可以是0.1mol/l、0.5mol/l、1mol/l、2mol/l、3mol/l、4mol/l或5mol/l等。
15、優選地，所述金屬鹽溶液中ni、co與mn的摩爾比為a:b:c，其中，0.8<a<1，0<b<0.2，0<c<0.2，且a+b+c＝1。
16、優選地，所述底液由去離子水、氫氧化鈉溶液以及氨水組成。
17、優選地，所述底液的ph值為7.5-12，例如可以是7.5、8、9、10、11或12等。
18、優選地，所述底液的氨濃度為0.1-10g/l，例如可以是0.1g/l、1g/l、3g/l、5g/l、8g/l或10g/l等。
19、優選地，本專利技術所用沉淀劑溶液的濃度為7-15g/l，例如可以是7g/l、8g/l、10g/l、12g/l或15g/l等。
20、優選地，所述共沉淀反應包括依次進行的第一反應、第二反應與第三反應。
21、所述第一反應的目標粒徑d50為3.8-4.2μm，例如可以是3.8μm、4μm或4.2μm等。
22、所述第二反應的目標粒徑d50為5.8-6.2μm，例如可以是5.8μm、6μm或6.2μm等。
23、所述第三反應的目標粒徑d50為8-18μm，例如可以是8μm、10μm、12μm、15μm或18μm等。
24、優選地，所述第一反應的溫度為40-75℃，例如可以是40℃、50℃、60℃、70℃或75℃等。
25、優選地，所述第一反應的ph值為9-12，例如可以是9、10、11或12等。
26、優選地，所述第一反應時，體系內的氨濃度為1-10g/l，例如可以是1g/l、3g/l、5g/l、8g/l或10g/l本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種結構穩定的正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機酸包括甲酸、乙酸、乙二酸或乳酸中的任意一種或至少兩種的組合；
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽溶液中的金屬鹽包括鎳鹽、鈷鹽與錳鹽；
4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，所述共沉淀反應包括依次進行的第一反應、第二反應與第三反應；
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第一反應的溫度為40-75℃；
6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述第二反應的溫度為40-75℃；
7.根據權利要求4-6任一項所述的制備方法，其特征在于，所述第三反應的溫度為40-75℃；
8.根據權利要求4-7任一項所述的制備方法，其特征在于，所述共沉淀反應在攪拌條件下進行；
9.一種結構穩定的正極材料前驅體，其特征在于，所述正極材料前驅體的振實密度TD為1.5-2.2g/cm3，比表面積BET為10-15m
10.一種正極材料，其特征在于，所述正極材料由權利要求9所述結構穩定的正極材料前驅體制備得到，或由權利要求1-8任一項所述制備方法所得結構穩定的正極材料前驅體制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種結構穩定的正極材料前驅體的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機酸包括甲酸、乙酸、乙二酸或乳酸中的任意一種或至少兩種的組合；
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽溶液中的金屬鹽包括鎳鹽、鈷鹽與錳鹽；
4.根據權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，所述共沉淀反應包括依次進行的第一反應、第二反應與第三反應；
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述第一反應的溫度為40-75℃；
6.根據權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，所述第二反應的溫度為4...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許開華，李蕊，張坤，李聰，薛曉婓，張守健，
申請(專利權)人：荊門市格林美新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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