一种锂离子电池前驱体的制备方法及其应用技术

本公开属于锂电池材料技术领域，具体是指一种锂离子电池前驱体的制备方法及其应用。包括如下步骤：配置溶液：将镍盐、钴盐、锰盐溶液混合为金属阳离子溶液；配置络合剂溶液和碱性溶液；混合搅拌：先将金属阳离子溶液与络合剂溶液混合，然后将二者的混合液与碱性溶液混合；然后控制温度与pH进行搅拌，所述pH为碱性，控制搅拌温度、pH高为β相，控制搅拌温度、pH较高为α+β相，控制搅拌温度、pH低为α相；陈化干燥：将混合搅拌后的产品进行陈化干燥一段时间，既得。解决现有技术中三元富镍锂离子电池正极前驱体在原料比例相同的前提下，制备得到的电池性能差异依旧较大的问题。的电池性能差异依旧较大的问题。的电池性能差异依旧较大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池前驱体的制备方法及其应用


[0001]本公开属于锂电池材料
，具体是指一种锂离子电池前驱体的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。
[0003]新一代锂离子电池，以其能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等优势，得到包括新能源汽车、通信、军事、能源等诸多领域的广泛青睐，逐渐成为了一种人们所钟爱的储能器件。目前，锂离子电池的正极活性材料主要有钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)以及铁酸锂(LiFePO4)、三元材料LiNi
x
Mn
y
Co
z
O2(x+y+z＝1)等，三元层状LiNi
x
Mn
y
Co1‑
x
‑
y
O2正极材料由于三种原子间的协同效应作用，比容量显著提升的同时材料成本明显降低，是一种经济且具有高比容量的新型储能材料。其中，富镍三元正极材料中Ni的含量越高，其放电比容量越高，但其容量保持率及热稳定性也逐渐降低，研发结构稳定的富镍三元材料正是当前锂离子电池行业的热点。目前，三元材料前驱体是以镍盐、钴盐、锰盐为原料进行生产获得，前驱体相结构不同对正极材料电化学性能会产生不同的影响。
[0004]但专利技术人发现，在实际生产过程中，即使原料比例相同，实际生产出的前驱体形貌差异较大，导致电池性能差异较大，而现有技术中还没有一种能够实现前驱体形貌可控的锂离子电池的制备方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中三元富镍锂离子电池正极前驱体在原料比例相同的前提下，制备得到的电池性能差异依旧较大的问题，本公开提供一种控制反应条件来实现锂离子电池前驱体相可控的方法，并具体发现不同相的前驱体电学性能有所差异。
[0006]本公开一个或一些实施方式中，提供一种锂离子电池前驱体的制备方法，包括如下步骤：
[0007]配置溶液：将镍盐、钴盐、锰盐溶液混合为金属阳离子溶液；配置络合剂溶液和碱性溶液；
[0008]混合搅拌：先将金属阳离子溶液与络合剂溶液混合，然后将二者的混合液与碱性溶液混合；然后控制温度与pH进行搅拌，所述pH为碱性，控制搅拌温度、pH高为β相，控制搅拌温度、pH较高为α+β相，控制搅拌温度、pH低为α相；
[0009]陈化干燥：将混合搅拌后的产品进行陈化干燥一段时间，既得。
[0010]本公开一个或一些实施方式中，提供一种锂离子电池正极，包括上述锂离子电池前驱体的制备方法制得的产品。
[0011]本公开一个或一些实施方式中，提供一种锂离子电池正极的制备方法，包括如下步骤：
[0012]将上述锂离子电池前驱体的制备方法制得的产品与锂盐并混合均匀，烧结，保温一段时间后，将烧结的产物随炉冷却到室温，既得。
[0013]本公开一个或一些实施方式中，提供一种锂离子电池，包括上述锂离子电池正极或上述锂离子电池正极的制备方法制得的产品。
[0014]上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：
[0015]1)本公开通过控制搅拌过程中的温度与pH实现锂离子电池前驱体相可控，在制备过程中，控制前驱体生成α相、β相或α+β相，且本公开通过实验证明了，α相或β相与α+β相相比，电化学性能，尤其是倍率性能较差，为此，在实际操作中，可以根据实际应用条件控制前驱体的相，实现同一批次的锂离子电池前驱体性能相似。
[0016]2)本公开制备前驱体的方法简单，只需要将原料混合搅拌，并对温度与pH进行控制即可，适合工业大规模生产。
附图说明
[0017]构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0018]图1是本公开合成[Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
](OH)2(x≥0.6)氢氧化物前驱体的制备过程示意图；
[0019]图2是本公开实施1中的(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.2
)(OH)2的X射线衍射(XRD)谱图。
[0020]图3是本公开实施2中的(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.2
)(OH)2的X射线衍射(XRD)谱图。
[0021]图4是本公开实施3中的(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.2
)(OH)2的X射线衍射(XRD)谱图。
[0022]图5是本公开实施4中的(Ni
0.6
Mn
0.2
Co
0.2
)(OH)2的X射线衍射(XRD)谱图。
[0023]图6是本公开实例1
‑
4的前驱体和正极材料的扫描电镜图(SEM)谱图。
[0024]图7是本公开实例1
‑
4制得的正极材料的充放电循环图。
[0025]图8是本公开实例1
‑
4制得的正极材料的倍率性能图。
具体实施方式
[0026]下面将对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本公开保护的范围。
[0027]针对现有技术中三元富镍锂离子电池正极前驱体在原料比例相同的前提下，制备得到的电池性能差异依旧较大的问题，本公开提供一种控制反应条件来实现锂离子电池前驱体相可控的方法，并具体发现不同相的前驱体电学性能有所差异。
[0028]本公开一个或一些实施方式中，提供一种锂离子电池前驱体的制备方法，包括如下步骤：
[0029]配置溶液：将镍盐、钴盐、锰盐溶液混合为金属阳离子溶液；配置络合剂溶液和碱性溶液；
[0030]混合搅拌：先将金属阳离子溶液与络合剂溶液混合，然后将二者的混合液与碱性溶液混合；然后控制温度与pH进行搅拌，所述pH为碱性，控制搅拌温度、pH高为β相，控制搅拌温度、pH较高为α+β相，控制搅拌温度、pH低为α相；
[0031]陈化干燥：将混合搅拌后的产品进行陈化干燥一段时间，既得。
[0032]本公开通过控制搅拌过程中的温度与pH实现锂离子电池前驱体相可控，在制备过程中，控制前驱体生成α相、β相或α+β相，且本公开通过实验证明了，α相或β相与α+β相相比，电化学性能，尤其是倍率性能较差，通常实际生产中可控制生成α+β相，但在某些特定条件下，如对α相或β相的前驱体进行研究，或本身需要更差倍率性能的材料，也可以控制反应条件制得α相或β相。
[0033]本公开实施例中制得的前驱体均为(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：配置溶液：将镍盐、钴盐、锰盐溶液混合为金属阳离子溶液；配置络合剂溶液和碱性溶液；混合搅拌：先将金属阳离子溶液与络合剂溶液混合，然后将二者的混合液与碱性溶液混合；然后控制温度与pH进行搅拌，所述pH为碱性，控制搅拌温度、pH高为β相，控制搅拌温度、pH较高为α+β相，控制搅拌温度、pH低为α相；陈化干燥：将混合搅拌后的产品进行陈化干燥一段时间，既得。2.如权利要求1所述的锂离子电池前驱体的制备方法，其特征在于，所述金属阳离子溶液，络合剂溶液与碱性溶液的摩尔浓度比为2～3：2～5：2～5；优选的，所述镍盐、钴盐、锰盐均为酸式盐；进一步优选的，所述镍盐、钴盐、锰盐均为硫酸盐；进一步优选的，所述镍盐、钴盐、锰盐分别为NiSO4·
6H2O，CoSO4·
7H2O，MnSO4·
H2O。3.如权利要求1所述的锂离子电池前驱体的制备方法，其特征在于，所述金属阳离子溶液与络合剂溶液的摩尔比为1:0.8～1.5；优选的，当控制前驱体为α相或β相时，金属阳离子溶液与络合剂溶液的摩尔比接近；进一步优选为1:1；优选的，当控制前驱体为α+β相时，金属阳离子溶液与络合剂溶液的摩尔比差异较大；进一步优选为1:0.8或1:1.5。4.如权利要求1所述的锂离子电池前驱体的制备方法，其特征在于，搅拌速度为650
‑
750转/分钟，优选为700转/分钟；或，混合搅拌过程中，反应温度为50～70℃，相应pH值为9.5～11.0；或，混合搅拌过程中，控制pH值为7
‑
10.5，生成α相；优选为控制pH值为10.5，生成α相；控制pH值为10.5
‑
11.5，生成α+β相，优选为控制pH值为11
‑
11.5，生成α+β相；控制pH值为11.5
‑
14.0，生成β相，优选为控制pH值为12，生成β相；或，混合搅拌过程中，控制温度为50
‑
57.5℃，生成α相，优选为控制温度55℃，生成α相；控制温度为57.5
‑
67.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶晓东，徐立鹏，田崇旺，周晓燕，王进，刘昌存，贺业林，郜正屹，郭安福，
申请(专利权)人：聊城大学，
类型：发明
国别省市：