正极材料前驱体及其制备方法、正极材料和锂离子电池与流程

本发明属于锂离子电池材料，尤其涉及一种正极材料前驱体及其制备方法、正极材料和锂离子电池。

背景技术：

1、随着新能源行业的发展，日常生活中的锂离子电池对单位能量密度、循环性能、倍率性能、安全性能以及成本等要求快速提升。在此背景下，现有高镍三元正极材料无法满足不同产品的多样化要求，尽管常规的三元正极材料具有较低成本的优势，但是仍然存在能量密度小、循环性能和倍率性能差的问题。

2、目前提高三元正极材料的能量密度，改善循环性能和倍率性能，主要是通过提高材料压实密度和改变前驱体一次颗粒生长的结构和形貌来实现。而直接改善前驱体本身结构和形貌，则需要涉及到整体的化学反应的改进，往往存在难度大、成本高和周期长等问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种正极材料前驱体，所述正极材料前驱体化学式为niacobmncald(oh)2；

2、其中，0.7≤a＜1、0≤b＜0.3、0≤c＜0.3及0≤d≤0.1；

3、并且，a+b+c+d＝1；

4、所述正极材料前驱体包括大颗粒前驱体与小颗粒前驱体；所述小颗粒前驱体包括多个类三角形片状的一次颗粒。

5、优选地，所述大颗粒前驱体粒度d50为6μm～14μm；

6、所述小颗粒前驱体粒度d50为2μm～5μm。

7、优选地，所述大颗粒前驱体化学式为nixcoymnz(oh)2，其中0.7≤x＜1，0≤y≤0.3，0≤z≤0.3，x+y+z＝1；

8、所述小颗粒前驱体化学式为niαcoβalγ(oh)2，其中0.7≤α＜1，0≤β≤0.3，0≤γ≤0.3，α+β+γ＝1。

9、优选地，小颗粒前驱体包括小颗粒内层与小颗粒外层，所述小颗粒外层包括多个类三角形片状的一次颗粒，所述类三角形片状沿内层的径向紧密穿插设置于所述小颗粒内层的表面；

10、优选地，大颗粒前驱体包括大颗粒内层与大颗粒外层，大颗粒外层包括多个块状一次颗粒，多个所述块状一次颗粒在所述大颗粒内层的外部堆积形成具有多个外孔的所述大颗粒外层；

11、优选地，小颗粒前驱体上的类三角形片状的一次颗粒能插入所述大颗粒前驱体上的外孔；

12、优选地，所述小颗粒前驱体的外层截面有多条从内层延伸至外层的间隙。

13、优选地，所述正极材料前驱体粒度d50为4μm～11μm；

14、优选地，所述正极材料前驱体的比表面积为4m2/g-10m2/g；

15、优选地，所述正极材料前驱体的压实密度为3g/cm3-5g/cm3；

16、优选地，所述正极材料前驱体的xrd图谱中，(001)晶面的半峰宽为0.17-0.19，(101)晶面半峰宽为0.26-0.28。

17、此外，为解决上述问题，本发明还提供一种正极材料前驱体的制备方法，包括：

18、将大颗粒前驱体和小颗粒前驱体按比例加入容器内搅拌，以5000～10000r/min的搅拌速度混合20s～120s后得到正极材料前驱体；所述正极材料前驱体化学式为niacobmncald(oh)2；其中，0.7≤a＜1、0≤b＜0.3、0≤c＜0.3及0≤d≤0.1；并且，a+b+c+d＝1；所述小颗粒前驱体包括多个类三角形片状的一次颗粒。

19、优选地，所述大颗粒前驱体粒度d50为6μm～14μm；

20、所述小颗粒前驱体粒度d50为2μm～5μm；

21、优选地，所述正极材料前驱体的粒度d50为4μm～11μm；

22、优选地，所述大颗粒前驱体与所述小颗粒前驱体均由金属盐溶液、沉淀剂与络合剂通过共沉淀法制备而成；

23、优选地，所述大颗粒前驱体和所述小颗粒前驱体的质量比为(1～6)：1。

24、此外，为解决上述问题，本发明还提供一种锂离子电池正极材料，其原料中包括上述所述的正极材料前驱体，或者，通过上述所述的正极材料前驱体的制备方法制备得到的所述正极材料前驱体。

25、此外，为解决上述问题，本发明还提供一种锂离子电池，所述原料中包括上述所述的锂离子电池正极材料。

26、本发明提供的正极材料前驱体，包括不同比例、形貌、结构的两种大小颗粒前驱体，既保留了大颗粒前驱体与小颗粒前驱体单一材料的优点，同时又改善了其各自的缺点：合适的粒径分布和特殊的形貌结构能较好地改善颗粒之间的缝隙，有效提高了对应正极材料所制备电池的能量密度、循环性能与倍率性能；大小颗粒混合后的正极材料前驱体，有效解决了小颗粒前驱体被过度烧制，大颗粒前驱体烧制不均匀从而导致的问题，在大颗粒的基础上进一步改善电池容量和热稳定性，从而使制备的正极材料前驱体具有优异的烧制均匀性。

27、本发明提供的正极材料前驱体制备方法，将具备不同比例、形貌、结构的两种大小颗粒在一定转速下混合，工艺简单，成本低，能够适应工业化生产。

技术特征：

1.一种正极材料前驱体，其特征在于，

2.如权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于，所述大颗粒前驱体粒度d50为6μm～14μm，所述小颗粒前驱体粒度d50为2μm～5μm。

3.如权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于，所述大颗粒前驱体化学式为nixcoymnz(oh)2，其中0.7≤x＜1，0≤y≤0.3，0≤z≤0.3，x+y+z＝1；

4.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于，

5.如权利要求4所述的正极材料前驱体，其特征在于，

6.如权利要求5所述正极材料前驱体，其特征在于，

7.如权利要求1所述正极材料前驱体，其特征在于，所述正极材料前驱体满足以下条件中的至少一个：

8.一种正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，

10.如权利要求8所述正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，

11.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，其原料中包括权利要求1-7中任一项所述的正极材料前驱体，或者，通过权利要求8-10任一项所述的正极材料前驱体的制备方法制备得到的所述正极材料前驱体。

12.一种锂离子电池，其特征在于，所述原料中包括权利要求11所述的锂离子电池正极材料。

技术总结本发明提供一种正极材料前驱体及其制备方法、正极材料和锂离子电池，属于锂离子电池材料技术领域。所述正极材料前驱体化学式为Ni<subgt;a</subgt;Co<subgt;b</subgt;Mn<subgt;c</subgt;Al<subgt;d</subgt;(OH)<subgt;2</subgt;；其中0.7≤a＜1、0≤b＜0.3、0≤c＜0.3及0≤d≤0.1；a+b+c+d＝1；正极材料前驱体包括大颗粒前驱体与小颗粒前驱体；小颗粒前驱体包括多个类三角形片状的一次颗粒。本发明提供的正极材料前驱体，包括不同比例、形貌、结构的两种大小颗粒前驱体，既保留了单一材料的优点同时又改善了其缺点，合适的粒径分布和特殊的形貌结构能较好地改善颗粒之间的缝隙，有效提高了对应正极材料所制备电池的能量密度、循环性能与倍率性能。技术研发人员：雷鑫,张磊,胡洁受保护的技术使用者：湖南中伟新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16