镍钴锰前驱体及其制备方法、镍钴锰三元正极材料及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池，特别是涉及镍钴锰前驱体及其制备方法、镍钴锰三元正极材料及其制备方法。

背景技术：

1、锂电池产业经过数年的发展已然成为新能源行业的中流砥柱，制备高性能的正极材料无疑是上下游产业链中的研究重点。研究表明，如果镍钴锰三元正极材料的晶粒尺寸过小，镍钴锰三元正极材料的结晶度不足，如果晶粒尺寸过大，镍钴锰三元正极材料偏单晶化；无论是结晶度不足，还是偏单晶化，均会导致容量或高温循环性能下降。

2、为此，传统技术方案通常通过调控锂含量或掺杂元素等方式来调控晶粒尺寸，使其兼具较佳的容量或高温循环性能，然而，以上方式均需要在容量和高温循环性能之间作取舍，当晶粒尺寸降低，镍钴锰三元正极材料结晶性变差，容量降低，但高温循环性好；当晶粒尺寸提高，镍钴锰三元正极材料结晶性好，容量高，但首次放电容量低，高温循环性能也有待提高。

3、因此，亟需开发一种能够使镍钴锰三元正极材料兼具优异的容量以及高温循环性能的低能耗的制备方法。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种镍钴锰前驱体及其制备方法、镍钴锰三元正极材料及其制备方法，采用该镍钴锰前驱体制备镍钴锰三元正极材料时，镍钴锰三元正极材料兼具优异的容量以及高温循环性能，且可以在较低的温度下制得，有效的降低了能耗成本。

2、本发明公开了一种镍钴锰前驱体，所述镍钴锰前驱体的分子式为nixcoymn(1-x-y)(oh)2，其中0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，所述镍钴锰前驱体的fwhm(001)为0.459-0.493，fwhm(101)为0.49-0.552。

3、在一实施方式中，所述镍钴锰前驱体满足以下条件中的至少一个：

4、(1)所述镍钴锰前驱体的结构为由一次颗粒团聚形成的二次颗粒球；

5、(2)所述镍钴锰前驱体的振实密度为1.95g/cm3-2.00g/cm3；

6、(3)所述镍钴锰前驱体的比表面积为6.22m2/g-8.36m2/g；

7、(4)所述镍钴锰前驱体的d50粒径为8μm-13μm。

8、一种如上述的镍钴锰前驱体的制备方法，包括以下步骤：

9、将镍盐、钴盐和锰盐按比例配置成金属盐溶液；以及将所述金属盐溶液、碱液以及氨溶液混合，进行共沉淀反应，当产物的d50粒径达到目标尺寸后，反应完成，得到所述镍钴锰前驱体；其中，进行共沉淀反应的步骤中，氮气的通气量为195l/min-240l/min，氨浓度为6g/l-9g/l，反应液的ph为10.35-10.95，温度为55℃-60℃。

10、在一实施方式中，在进行共沉淀反应的步骤中，同时通入空气，且空气的通气量为30l/min-45l/min。

11、在一实施方式中，所述共沉淀反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为200rpm-500rpm。

12、在一实施方式中，所述金属盐溶液中镍离子、钴离子与锰离子的摩尔比为(85-90):(3-6):(4-12)。

13、在一实施方式中，所述金属盐溶液中镍离子、钴离子与锰离子的总浓度为100g/l-150g/l。

14、一种镍钴锰三元正极材料，所述镍钴锰三元正极材料由如上述的镍钴锰前驱体经固相烧结制备得到，且所述镍钴锰三元正极材料的d003晶面晶粒尺寸为80nm-115nm，d104晶面晶粒尺寸为40nm-55nm。

15、一种如上述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

16、提供如上述的镍钴锰前驱体；以及

17、将所述镍钴锰前驱体与氢氧化锂按比例混合，进行固相烧结，得到镍钴锰三元正极材料，其中，进行固相烧结的步骤中，烧结温度小于或等于770℃。

18、在一实施方式中，进行固相烧结的步骤中，烧结的时间为8h-14h。

19、本发明提供的镍钴锰前驱体在制备镍钴锰三元正极材料时，由于镍钴锰前驱体的fwhm(001)为0.459-0.493，fwhm(101)为0.49-0.552，在固相烧结的步骤中，能够精准的控制锂元素进入镍钴锰前驱体的质量，从而使镍钴锰三元正极材料的d003晶面晶粒尺寸为80nm-115nm，d104晶面晶粒尺寸为40nm-55nm，使得镍钴锰三元正极材料具有合适的结晶度，进而使镍钴锰三元正极材料兼具优异的容量以及高温循环性能。另外，由于镍钴锰前驱体的半峰宽fwhm101高，有利于锂离子的扩散，因此能在较低的温度下提高镍钴锰三元正极材料的结晶度，即增大镍钴锰三元正极材料的晶粒尺寸，因此采用本发明提供的镍钴锰前驱体制备镍钴锰三元正极材料时，固相烧结的温度降低至770℃以下，有效的降低了能耗成本。

技术特征：

1.一种镍钴锰前驱体，其特征在于，所述镍钴锰前驱体的分子式为nixcoymn(1-x-y)(oh)2，其中0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，所述镍钴锰前驱体的fwhm(001)为0.459-0.493，fwhm(101)为0.49-0.552。

2.根据权利要求1所述的镍钴锰前驱体，其特征在于，所述镍钴锰前驱体满足以下条件中的至少一个：

3.一种如权利要求1或2所述的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，在进行共沉淀反应的步骤中，同时通入空气，且空气的通气量为30l/min-45l/min。

5.根据权利要求3所述的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应在搅拌条件下进行，所述搅拌的转速为200rpm-500rpm。

6.根据权利要求3所述的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液中镍离子、钴离子与锰离子的摩尔比为(85-90):(3-6):(4-12)。

7.根据权利要求3所述的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液中镍离子、钴离子与锰离子的总浓度为100g/l-150g/l。

8.一种镍钴锰三元正极材料，其特征在于，所述镍钴锰三元正极材料由如权利要求1或2所述的镍钴锰前驱体经固相烧结制备得到，且所述镍钴锰三元正极材料的d003晶面晶粒尺寸为80nm-115nm，d104晶面晶粒尺寸为40nm-55nm。

9.一种如权利要求8所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于，进行固相烧结的步骤中，烧结的时间为8h-14h。

技术总结本发明涉及一种镍钴锰前驱体及其制备方法、镍钴锰三元正极材料及其制备方法，该镍钴锰前驱体的分子式为Ni<subgt;x</subgt;Co<subgt;y</subgt;Mn<subgt;(1‑x‑y)</subgt;(OH)<subgt;2</subgt;，其中0＜x＜1，0＜y＜1，x+y＜1，镍钴锰前驱体的FWHM<subgt;(001)</subgt;为0.459‑0.493，FWHM<subgt;(101)</subgt;为0.49‑0.552。采用该镍钴锰前驱体制备镍钴锰三元正极材料，镍钴锰三元正极材料的D<subgt;003</subgt;晶面晶粒尺寸为80nm‑115nm，D<subgt;104</subgt;晶面晶粒尺寸为40nm‑55nm，镍钴锰三元正极材料兼具优异的容量以及高温循环性能，且在较低的温度下制得，有效的降低了能耗成本。技术研发人员：刘梅红,蔡增富,夏吉利,邱天,胡淑娜受保护的技术使用者：华友新能源科技（衢州）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27