【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种高振实锰基前驱体及其制备方法、正极材料和锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池具有能量密度高、环境相容性好、循环寿命长等优势，广泛应用于3c数码、动力工具、电动汽车、航空航天、发电基站等领域。受制于其理论比容量的限制，目前磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和三元等传统的商业化正极材料均无法满足高比能锂离子电池的需求。近年来，由于富锂锰基正极材料体现出超过250mah/g，甚至高达300mah/g的超高比容量，且具有钴含量低、环境友好等优点，而受到广泛的关注，被认为是实现下一代高比能锂离子电池的关键正极材料之一。
2、前驱体是影响材料形貌、物性和电化学性能的关键，而目前富锂锰基材料前驱体的制备技术还不成熟，制约了其规模化和商业化的广泛应用。由于富锂锰基材料中的锰含量较高，采用传统的类似三元材料的氢氧化物前驱体制备路线时，mn2+离子在沉淀过程中成核过快，容易生成大的一次片状mnooh，这种大的一次片很难紧密地团聚在一起形成均匀、致密的二次球，得到的前驱体通常孔隙很大，振实密度比较低，最终影响富锂锰基材料的振实和压实密度，以及电池的能量密度。公开号为cn106129360a的中国专利直接在空气气氛下进行共沉淀合成出高振实的前驱体，但是二次粒的粒度分布范围很宽、球形度很差。公开号为cn115385389a的中国专利采用两步法合成表面附着亚微米级颗粒的前驱体，前驱体一次粒为厚度200nm左右的方片，其对应烧结料的一次粒也是厚片状，不利于电化学性能的发挥。
3、因此，如何制备出一
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种高振实锰基前驱体，用以解决现有技术中锰基前驱体的一次片状颗粒厚度较厚、堆叠松散、孔隙大、振实密度低等的缺陷，实现制备一次片状颗粒薄、堆叠紧密、孔隙少、振实密度高的二次球形前驱体的效果。
2、本专利技术的目的之二在于提供一种该高振实锰基前驱体的制备方法。
3、本专利技术的目的之三在于提供一种由该高振实锰基前驱体制备得到的正极材料。
4、本专利技术的目的之四在于提供一种包括该正极材料的锂离子电池。
5、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
6、第一方面，本专利技术提供了一种高振实锰基前驱体，所述高振实锰基前驱体的化学通式为：mnxniyco1-x-y(oh)2，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；
7、所述高振实锰基前驱体的一次颗粒为厚度10-50nm的圆薄片状，且一次颗粒主要以径向方向呈叠片方式紧密堆叠，形成球形或类球形的二次颗粒，二次颗粒的振实密度为1.6-2.0g/cm3。
8、在一些实施方式中，所述高振实锰基前驱体满足以下条件中的至少一个：
9、a、所述高振实锰基前驱体的bet为15-50m2/g；
10、b、所述高振实锰基前驱体的粒度d50范围为5-15μm。
11、第二方面，本专利技术提供了一种高振实锰基前驱体的制备方法，包括如下步骤：
12、a、在惰性气氛保护下，将金属盐溶液、沉淀剂和络合剂同时加入到含有分散剂的第一底液中进行反应，得到晶种浆料；
13、b、调节晶种浆料的ph值、络合剂和分散剂的浓度得到第二底液，然后将金属盐溶液、沉淀剂和络合剂同时加入到第二底液中进行反应，得到高振实锰基前驱体。
14、下面对各步骤进行详细说明：
15、步骤a：
16、在一些实施方式中，所述晶种浆料的粒度d50范围为2-6μm。
17、在一些实施方式中，所述第一底液中含有的分散剂为选自乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸钠中的一种或两种；
18、在一些实施方式中，所述第一底液的ph为10.5-11.5，氨浓度为0.2-0.6mol/l，分散剂的浓度为2-6g/l。
19、在一些实施方式中，步骤a中，所述金属盐包括锰盐、镍盐和可选的钴盐；所述锰盐为选自硫酸锰、氯化锰、硝酸锰和乙酸锰中的一种或多种；所述镍盐为选自硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍和氯化镍中的一种或多种；所述钴盐为选自硫酸钴、氯化钴、硝酸钴和乙酸钴中的一种或多种；mn、ni、co的摩尔比为x:y:1-x-y，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；
20、所述沉淀剂为选自氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和氢氧化锂水溶液中的一种或多种；
21、所述络合剂为选自氨水、碳酸氢铵水溶液和碳酸铵水溶液中的一种或多种。
22、在一些实施方式中，步骤a中，所述金属盐溶液的金属离子的总浓度为1-4mol/l；所述沉淀剂的浓度为2-8mol/l；所述络合剂的浓度为1-8mol/l；
23、单位时间络合剂与金属离子加入的摩尔量之比为0.10-0.60：1。
24、在一些实施方式中，步骤a的反应温度为40-60℃。
25、步骤b：
26、在一些实施方式中，所述第二底液的ph为10.0-11.0，氨浓度为0.1-0.3mol/l，分散剂的浓度为0.5-2g/l。
27、在一些实施方式中，步骤b中，所述金属盐包括锰盐、镍盐和可选的钴盐；所述锰盐为选自硫酸锰、氯化锰、硝酸锰和乙酸锰中的一种或多种；所述镍盐为选自硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍和氯化镍中的一种或多种；所述钴盐为选自硫酸钴、氯化钴和硝酸钴中的一种或多种；mn、ni、co的摩尔比为x:y:1-x-y，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；
28、所述沉淀剂为选自氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和氢氧化锂水溶液中的一种或多种；
29、所述络合剂为选自氨水、碳酸氢铵水溶液和碳酸铵水溶液中的一种或多种。
30、在一些实施方式中，步骤b中，所述金属盐溶液的金属离子的总浓度为1-4mol/l；所述沉淀剂的浓度为2-8mol/l；所述络合剂的浓度为1-8mol/l；
31、单位时间络合剂与金属离子加入的摩尔量之比为0.10-0.60：1。
32、在一些实施方式中，步骤b的反应温度为40-60℃。
33、在一些实施方式中，所述高振实锰基前驱体的粒度d50为5-15μm。
34、具体的，一种高振实锰基前驱体的制备方法，包括如下步骤：
35、(1)配制金属盐溶液、沉淀剂、络合剂；金属盐溶液的金属离子的总浓度为1-4mol/l，其中mn、ni、co的摩尔比为x:y:1-x-y，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；沉淀剂的浓度为2-8mol/l；络合剂的浓度为1-8mol/l；
36、(2)在反应釜中加入纯水，通入氮气，然后加入氨水和分散剂使底液中最终氨浓度为0.2-0.6mol/l，分散剂的浓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高振实锰基前驱体，其特征在于，所述高振实锰基前驱体的化学通式为：MnxNiyCo1-x-y(OH)2，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；
2.根据权利要求1所述的高振实锰基前驱体，其特征在于，所述高振实锰基前驱体满足以下条件中的至少一个：
3.一种权利要求1或2所述的高振实锰基前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述第一底液中含有的分散剂为选自乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸钠中的一种或两种；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述金属盐包括锰盐、镍盐和可选的钴盐；所述锰盐为选自硫酸锰、氯化锰、硝酸锰和乙酸锰中的一种或多种；所述镍盐为选自硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍和氯化镍中的一种或多种；所述钴盐为选自硫酸钴、氯化钴和硝酸钴中的一种或多种；Mn、Ni、Co的摩尔比为x:y:1-x-y，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述第二底液的pH为10.0-11.0，氨浓
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述金属盐包括锰盐、镍盐和可选的钴盐；所述锰盐为选自硫酸锰、氯化锰、硝酸锰和乙酸锰中的一种或多种；所述镍盐为选自硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍和氯化镍中的一种或多种；所述钴盐为选自硫酸钴、氯化钴和硝酸钴中的一种或多种；Mn、Ni、Co的摩尔比为x:y:1-x-y，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，高振实锰基前驱体的制备方法，包括如下步骤：
9.一种正极材料，其特征在于，由权利要求1或2所述的高振实锰基前驱体或权利要求3-8任一项所述的制备方法制备得到的高振实锰基前驱体烧结制得。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包含权利要求9所述的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高振实锰基前驱体，其特征在于，所述高振实锰基前驱体的化学通式为：mnxniyco1-x-y(oh)2，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；
2.根据权利要求1所述的高振实锰基前驱体，其特征在于，所述高振实锰基前驱体满足以下条件中的至少一个：
3.一种权利要求1或2所述的高振实锰基前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述第一底液中含有的分散剂为选自乙二胺四乙酸和乙二胺四乙酸钠中的一种或两种；
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述金属盐包括锰盐、镍盐和可选的钴盐；所述锰盐为选自硫酸锰、氯化锰、硝酸锰和乙酸锰中的一种或多种；所述镍盐为选自硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍和氯化镍中的一种或多种；所述钴盐为选自硫酸钴、氯化钴和硝酸钴中的一种或多种；mn、ni、co的摩尔比为x:y:1-x-y，其中0.5≤x≤0.9，0.1≤y≤0.5；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振尧，郭立豪，刘洋，卓浩翔，任志敏，王建涛，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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