【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，涉及一种正极前驱体材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着近几年新能源汽车销量暴增，新能源车动力电池发展迅速，三元或二元锂以其能量密度相对较高，贵金属钴含量较少(或者无钴)，安全、成本等综合优势较为明显，成为新能源车动力电池的主要材料，其质量的优劣决定动力电池性能的好坏，而三元或二元锂电正极材料中的前驱体材料又是正极材料中的核心材料决定正极材料的优劣。
2、正极前驱体的制备技术主要有溶胶凝胶法、共沉淀法、喷雾热解法。如cn114560515a公开了一种溶胶凝胶法制备铝包覆型三元前驱体的方法，包括以下步骤：步骤a，取镍源、钴源、锰源分散到去离子水中；步骤b，将步骤a得到的溶液逐滴滴入柠檬酸-乙二醇溶液中，控制温度并不断搅拌，控制柠檬酸和金属离子的摩尔比，形成溶胶凝胶体系；步骤c，将步骤b的溶胶凝胶体系加热，形成干胶后，制备成粉体；步骤d，在al(no3)3溶液中加入过量氨水，生成沉淀后缓慢滴入硝酸生成铝溶胶；步骤d中，加入氨水过量2倍，缓慢滴入硝酸需要逐滴加入，控制ph在3-3.5，生成al溶胶；步骤e，将步骤c的粉体分散到铝溶胶中，加热、搅拌、过滤、蒸发、干燥，得到铝包覆型三元材料前驱体；步骤e中，得到铝包覆型三元材料前驱体，该前驱体颗粒外层包覆一层氧化铝。上述文献中提及的溶胶凝胶法具有均匀性好、合成温度低等优点，可以实现材料组分分子或原子级的均匀混合，但也存在工艺复杂、成本高等缺点。再如cn113461073a涉及一种三元前驱体及其制备方法和应用。本专利技术的三元前驱体的制备方法，包括
3、虽然喷雾热解法工艺简单，且反应时间短，得到的正极前驱体材料具有粒径分布窄，化学成分分布均匀，可连续生产一步完成的优势，但是常规喷雾热解法制得的三元材料前驱体的平均粒径一般较小，空心结构较多，且前驱体的反应活性较低。
4、因此，如何得到振实密度高、实心结构、粒径较大且性能良好的正极前驱体材料，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种正极前驱体材料及其制备方法和应用。本专利技术提供的正极前驱体材料的制备方法，通过特定的沉淀剂碳酸氢铵的配合，结合喷雾热解的制备方法，得到了具有微米级实心球形形貌，振实密度较高，粒径分布均匀且性能良好的大颗粒正极前驱体材料，从而使得后续制备得到的正极材料在高电压下可逆比容量高、循环稳定性好。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种正极前驱体材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、混合镍锰基混合金属盐溶液和沉淀剂溶液，得到混合溶液，喷雾热解，得到所述正极前驱体材料；
5、其中，所述沉淀剂溶液包括碳酸氢铵溶液。
6、本专利技术提供的正极前驱体材料的制备方法，通过特定的沉淀剂碳酸氢铵(碳铵不会引入杂质离子)的配合，结合喷雾热解的制备方法，得到了具有微米级实心球形形貌，振实密度较高，粒径分布均匀且性能良好的大颗粒正极前驱体材料，从而使得后续制备得到的正极材料在高电压下可逆比容量高、循环稳定性好。
7、本专利技术中，如果沉淀剂中不含有碳酸氢铵，则无法实现粒径的长大，通过引入沉淀剂，可使得在在水分蒸发之前就形成一次颗粒，再通过热解，最终得到大粒径的产品。
8、优选地，所述镍锰基混合金属盐溶液的浓度为80～500g/l，例如80g/l、100g/l、130g/l、150g/l、180g/l、200g/l、230g/l、250g/l、280g/l、300g/l、330g/l、350g/l、380g/l、400g/l、430g/l、450g/l、480g/l或500g/l等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
9、优选地，所述镍锰基混合金属盐溶液中还包括钴盐。
10、优选地，所述镍锰基混合金属盐溶液中还包括掺杂盐溶液。
11、本专利技术提供的镍锰基混合盐溶液，可以为无钴混合盐溶液，即纯镍锰混合盐溶液，也可以为有钴混合盐溶液，即镍钴锰混合盐溶液；进一步地，还可以再进行本领域技术人员公知的掺杂元素的加入，比如铝、镁、锆等，本领域技术人员依据上述需求进行适应性选择即可。
12、优选地，所述沉淀剂溶液的加入量为200～400g/l，例如200g/l、225g/l、250g/l、275g/l、300g/l、325g/l、350g/l、375g/l或400g/l等等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、本专利技术中，沉淀剂溶液的加入量在200～400g/l的数值范围内，可更好地实现控制颗粒的振实密度；如果沉淀剂溶液的加入量过少(浓度过低)，则不利于颗粒长大，而加入量如果过多(浓度过高)，又会导致球形度较差。
14、优选地，所述喷雾热解包括：
15、将混合溶液雾化处理，雾化后的溶液进行热解处理。
16、优选地，所述雾化处理包括：
17、将混合溶液以第一流量进行初始雾化处理，然后升高流量至第二流量继续进行雾化处理。
18、本专利技术中，先以低的溶液流量进行初始雾化，再以高的溶液流量进行雾化处理，协同配合特定的碳酸氢铵的沉淀剂溶液，可更好地制备致密的大颗粒产品；如果直接以较低的第一流量进行全程雾化，则会出现颗粒黏连的情况；而如果一直以较高的第二流量进行全程雾化，又会影响颗粒的长大。
19、优选地，所述混合溶液的第一流量为1～8l/h，例如1l/h、2l/h、3l/h、4l/h、5l/h、6l/h、7l/h或8l/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20、优选地，所述初始雾化处理的时间为3～5s，例如3s、4s或5s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21、本专利技术中，初始雾化处理的时间如果过长，超过5s，会出现成核过多，难以长大的情况。
22、优选地，所述混合溶液的第二流量为10～30l/h，例如10l/h、13l/h、15l/h、18l/h、20l/h、23l/h、25l/h、28l/h或30l/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
23、本专利技术中，通过第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极前驱体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍锰基混合金属盐溶液的浓度为80～500g/L；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾热解包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述雾化处理包括：
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾热解过程中的热解温度为300～850℃；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.一种正极前驱体材料，其特征在于，所述正极前驱体材料由如权利要求1-6任一项所述的制备方法制备得到；所述正极前驱体材料的形貌为实心球形形貌。
8.根据权利要求7所述的正极前驱体材料，其特征在于，所述正极前驱体材料的化学通式为NixCoyMn(1-x-y)O2，其中0.2≤x≤0.7，0≤y≤0.8，且x+y≤1；
9.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料由如权利要求7或8所述的正极前驱体材料
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求9所述的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极前驱体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍锰基混合金属盐溶液的浓度为80～500g/l；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾热解包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述雾化处理包括：
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾热解过程中的热解温度为300～850℃；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，李雪倩，张坤，李聪，于杨，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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