一种二元高镍大比表钴锰包覆前驱体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，具体涉及一种二元高镍大比表钴锰包覆前驱体，并进一步公开其制备方法与应用。本发明专利技术所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体采用两步法进行制备，首先通过共沉淀法制备中间体，通过选择合适的沉淀剂、还原剂和络合剂，调整制备工艺得到合适形貌的前驱体中间体，再通过湿法包覆方式将所述中间体进行钴锰包覆，制得二元超高镍大比表钴锰包覆前驱体。锰包覆前驱体。

【技术实现步骤摘要】
一种二元高镍大比表钴锰包覆前驱体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于二次电池
，具体涉及一种二元高镍大比表钴锰包覆前驱体，并进一步公开其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着技术的进步以及新国标的推动，锂电池凭借着环保、使用寿命长、质量相对较轻等优势，在电动自行车领域、电动汽车、电动工具、3C数码产品等领域的应用愈发广泛，且因其能量密度高、循环寿命长、倍率性能优而成为便携式电子设备和电动汽车的首要选择。尤其是随着电动汽车行业的飞速发展，高续航里程成为了整个市场追逐的主要方向之一，而决定其续航里程大小的主要是正极材料的性能。因此，性能优异的高镍正极材料成为了各方争相研究的热点。
[0003]高镍材料具有能量密度高的优势，可提高续航里程，解决客户用车最为焦虑的续航问题。但是，镍含量的提高又会带来较大的安全隐患。以目前常用的超高镍二元镍锰正极材料为例，即存在锂离子迁移速度慢及导电性差等问题，与之对应形成的缺陷则是容量无法正常释放且容量衰减速度快。因此，本领域期待开发具有更优稳定性和电化学性能的正极材料，以提高锂离子电池的应用性能和竞争优势。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种二元高镍大比表钴锰包覆前驱体，所述前驱体具有更优的导电性和结构稳定性；
[0005]本专利技术所要解决的第二个技术问题在于提供上述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法及其制备锂离子电池正极材料的用途；
[0006]本专利技术所要解决的第三个技术问题在于提供一种锂离子电池正极材料，所述正极材料可以实现电池比容量和循环性能的综合提升；
[0007]本专利技术所要解决的第四个技术问题在于提供一种二次电池尤其是锂离子电池。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所述的一种二元高镍大比表钴锰包覆前驱体，所述前驱体包括镍锰内核以及钴锰包覆层；形成所述钴锰包覆层的原料包括高锰酸钾；
[0009]优选的，所述高锰酸钾的质量占所述前驱体质量的3
‑
9wt％。
[0010]具体的，所述的二元高镍大比表钴锰包覆前驱体，所述前驱体的性能和工艺参数满足如下关系式：
[0011]20≤(前驱体比表面积
×
包覆处理搅拌速度
×
50周循环保持率)/A≤200，其中，10≤A≤150；
[0012]优选的，所述前驱体比表面积为10
‑
35m2/g；
[0013]优选的，所述前驱体比表面积为25
‑
30m2/g；
[0014]本专利技术还公开了一种二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法，包括如下步骤：
[0015](1)配制含镍盐和锰盐的混合金属液，加入还原剂、络合剂及沉淀剂，在保护气氛下进行沉淀反应，收集反应产物；
[0016](2)配制含钴盐和高锰酸钾的混合包覆液，加入步骤(1)的反应产物进行钴锰包覆处理。
[0017]具体的，所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法，所述步骤(1)中，所述沉淀反应的温度为30
‑
70℃，反应体系pH为10.50
‑
12.00，反应过程中搅拌转速为600
‑
1200rpm；
[0018]优选的，所述沉淀反应至反应物的粒度长至大于3微米后停止反应。
[0019]具体的，所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法，所述步骤(1)中，所述混合金属液中，控制镍锰金属元素的总浓度为2mol
‑
3mol/L；
[0020]优选的，所述镍盐包括硫酸镍、硝酸镍；和/或，
[0021]优选的，所述锰盐包括硫酸锰、硝酸锰；和/或，
[0022]优选的，所述还原剂包括乙醛、苯酚或水合肼中的至少一种；和/或，
[0023]优选的，所述络合剂包括氨水、氟化钠或羟乙基乙二胺三乙酸中的至少一种，优选的，所述络合剂为氨水，优选浓度为2ml/L
‑
20ml/L；和/或，
[0024]优选的，所述沉淀剂包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，优选的，所述氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液的浓度为5
‑
10mol/L。
[0025]具体的，所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法，所述步骤(2)中，所述包覆处理过程为湿法包覆，高锰酸钾提供锰源，钴盐提供钴源，所述包覆处理步骤的温度为40
‑
80℃，包覆过程搅拌速度为300
‑
800rpm，包覆时间为3
‑
9h；
[0026]优选的，所述包覆处理步骤的搅拌速度满足如下关系式：
[0027]20≤A
×
前驱体比表面积
×
包覆处理搅拌速度
×
50周循环保持率≤200，其中，10≤A≤150。
[0028]具体的，所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法，所述步骤(2)中：
[0029]所述钴盐的用量以钴元素计占所述前驱体金属元素总摩尔量的3
‑
6％；和/或，
[0030]所述高锰酸钾的质量占所述前驱体质量的3
‑
9wt％；
[0031]优选的，所述钴盐包括硫酸钴、硝酸钴。
[0032]本专利技术还公开了一种基于所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体或者由所述方法制备的二元高镍大比表钴锰包覆前驱体制备的正极材料；
[0033]优选的，所述正极材料的1C容量为180
‑
207mAh/g，50周循环保持率90.0
‑
97.0％；
[0034]更优选的，所述正极材料的1C容量为195
‑
207mAh/g，50周循环保持率92
‑
97％；
[0035]更优选的，所述正极材料的1C容量为203
‑
207mAh/g，50周循环保持率95
‑
97％。
[0036]本专利技术还公开了一种制备所述正极材料的方法，包括取所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体与锂盐为原料，在含氧气氛中进行烧结处理的步骤；
[0037]优选的，所述前驱体与锂盐的摩尔比为1：1
‑
1.05；
[0038]优选的，所述烧结步骤包括于600
‑
1000℃进行第一次烧结8
‑
12h的步骤，以及，于500
‑
900℃进行第二次烧结5
‑
12h的步骤。
[0039]本专利技术还公开了所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体或所述电池正极材料用于制备二次电池尤其是锂离子电池的用途。
[0040]本专利技术所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体采用两步法进行制备，首先通过共沉淀法制备中间体，并通过选择合适的沉淀剂、还原剂和络合剂，调整制备工艺得到合适形貌的前驱体中间体，再通过湿法包覆方式将所述中间体进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二元高镍大比表钴锰包覆前驱体，其特征在于，所述前驱体包括镍锰内核以及钴锰包覆层；形成所述钴锰包覆层的原料包括高锰酸钾；优选的，所述高锰酸钾的质量占所述前驱体质量的3
‑
9wt％。2.根据权利要求1所述的二元高镍大比表钴锰包覆前驱体，其特征在于，所述前驱体的性能和工艺参数满足如下关系式：20≤(前驱体比表面积
×
包覆处理搅拌速度
×
50周循环保持率)/A≤200，其中，10≤A≤150；优选的，所述前驱体比表面积为10
‑
35m2/g。3.一种如权利要求1或2所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)配制含镍盐和锰盐的混合金属液，加入还原剂、络合剂及沉淀剂，在保护气氛下进行沉淀反应，收集反应产物；(2)配制含钴盐和高锰酸钾的混合包覆液，加入步骤(1)的反应产物进行钴锰包覆处理。4.根据权利要求3所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述沉淀反应的温度为30
‑
70℃，反应体系pH为10.50
‑
12.00，反应过程中搅拌转速为600
‑
1200rpm；优选的，所述沉淀反应至反应物的粒度长至大于3微米后停止反应。5.根据权利要求3或4所述二元高镍大比表钴锰包覆前驱体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述混合金属液中，控制镍锰金属元素的总浓度为2mol
‑
3mol/L；优选的，所述镍盐包括硫酸镍、硝酸镍；和/或，优选的，所述锰盐包括硫酸锰、硝酸锰；和/或，优选的，所述还原剂包括乙醛、苯酚或水合肼中的至少一种；和/或，优选的，所述络合剂包括氨水、氟化钠或羟乙基乙二胺三乙酸中的至少一种；和/或，优选的，所述沉淀剂包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。6.根据权利要求3
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，张勇杰，王涛，李子郯，马艳梅，杨红新，
申请(专利权)人：锂白新材料科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：