【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，涉及一种高振实密度的三元前驱体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、镍钴锰三元层状正极材料(lini1-x-ycoxmnyo2，其中，0<x<1，0<y<1)是当下最具有发展前景的正极材料，其具有较高的比容量，出色的循环性能，良好的倍率性能和耐低温能力，在全球动力电池市场居于主导地位。
2、当前，三元前驱体的主流生产工艺为共沉淀法和高温固相法，前者合成设备和步骤繁多、提纯困难且伴有废液副产物，后者合成温度高、时间长、能耗大。喷雾热解法作为一种新型的气相法合成纳米材料的生产技术，由于其简单、经济、连续、易于拓展到工业化应用等优点而备受关注。喷雾热解法可一步制备杂质少、粒度均匀的高镍三元氧化物前驱体，且设备简单、耗时短、无液相副产物、成本低、易于工业化放大。用该方法制备三元氧化物前驱体，工业放大以及工艺的稳定性是将来的研究重点。
3、cn109539792b公开了一种制备三元正极前驱体的喷雾热解装置及其使用方法，所述方法包括以下步骤：(1)三元混合盐溶液喷入第一喷雾热解装置，生成预产物；(2)预产物通过输送装置进入第二喷雾热解装置，固气分离，固体为所述的三元正极前驱体，气体排出后进行处理或回收。
4、目前，喷雾热解法作为制备三元氧化物前驱体的方法，在控制合成材料微观结构上还有待进一步研究，其主要难点在于喷雾热分解过程很容易出现由于溶剂蒸发太快而导致溶质在液滴表面沉淀而形成的空心或者不规则粒子，缺乏有效预测和控制颗粒形貌的手段和方法。
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6、因此，提供一种高振实密度的三元前驱体的简易制备方法，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高振实密度的三元前驱体及其制备方法和应用。
2、本专利技术中，高振实密度的三元前驱体中的“高振实密度”指的是振实密度大于1.5g/cm3。
3、在一个实施方式中，按照下述方式测试振实密度：在规定条件下，容器中的三元前驱体粉末经一定条件的规律振动，达到颗粒之间的间隙无法再缩小的程度后，测得单位容积的质量。
4、为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
5、第一方面，本专利技术提供了一种高振实密度的三元前驱体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
6、(1)将镍钴锰盐溶液和添加剂溶液进行混合，得到前驱体溶液；
7、(2)采用所述的前驱体溶液进行喷雾热解，得到高振实三元前驱体；
8、其中，所述添加剂溶液中的添加剂选自柠檬酸、乙二醇、硝酸铵和n,n-二甲基甲酰胺(dmf)中的至少两种。
9、本专利技术的方法通过在镍钴锰盐溶液中混入特定种类的添加剂，在提高镍钴锰盐溶液的黏度的同时，添加剂作为晶种或在喷雾热解的过程中产生晶种，使溶质在液滴内产生体相成核，使沉淀在整个液滴范围内产生，从而有效改善喷雾热解后产物的形貌，较好地抑制空心颗粒或破碎颗粒的产生，有利于实心球形颗粒的稳定生成，提高其振实密度，而且元素分布均匀，有利于提升采用该前驱体制备的正极材料的电化学性能。
10、本专利技术的方法中，通过调整添加剂的种类、前驱体溶液的浓度、热分解的温度等参数，可以调整制备得到的三元前驱体的形貌。本专利技术的方法具有无污染、易掺杂和元素分布均匀性容易控制的优势，生产工艺简单，有利于三元氧化物前驱体的产业化生产。
11、本专利技术对镍钴锰盐溶液的制备方法不作具体限定，例如，将镍盐、钴盐和锰盐混合于溶剂中，得到镍钴锰盐溶液。其中，镍盐可以选择硫酸盐、氯化物或硝酸盐中的至少一种；钴盐可以选择硫酸盐、氯化物或硝酸盐中的至少一种；锰盐可以选择硫酸盐、氯化物或硝酸盐中的至少一种。
12、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
13、优选地，所述添加剂为柠檬酸和乙二醇的组合；
14、优选地，所述添加剂溶液的浓度为0.005mol/l-0.025mol/l，例如可以是0.005mol/l、0.008mol/l、0.01mol/l、0.015mol/l、0.02mol/l、0.022mol/l或0.025mol/l等。
15、优选地，所述镍钴锰盐溶液的浓度为0.1mol/l～0.5mol/l，例如可以是0.1mol/l、0.2mol/l、0.3mol/l、0.4mol/l或0.5mol/l等。此浓度指的是盐溶液中的镍、钴和锰元素的总浓度。
16、优选地，所述镍钴锰盐溶液与所述添加剂溶液的体积比为10:(0.5～1.5)，例如可以是10:0.5、10:0.6、10:0.7、10:0.8、10:0.9、10:1、10:1.1、10:1.2、10:1.3、10:1.4或10:1.5等。
17、本专利技术中，通过限定镍钴锰盐溶液的浓度、添加剂溶液的浓度、以及二者的体积比，可以使得前驱体溶液获得合适的过饱和度，从而有利于获得实心颗粒。因此低的过饱和度能够使溶质在沉淀前有更多的时间和更短的扩散距离达到整个液滴的化学均一性。
18、优选地，所述喷雾热解包括：利用超声波雾化器将前驱体溶液进行雾化，得到雾化液，将所述雾化液通过载流气体带入热解反应炉内，进行热解。
19、优选地，所述雾化产生的液滴的平均直径为1μm～20μm，例如可以是1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、8μm、10μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm或20μm等。在喷雾热解工艺中，雾化产生的液滴的平均直径对最终的产物形貌有较大的影响，液滴越小越容易形成实心固体颗粒，通过限制雾化产生的液滴的平均直径为1μm～20μm，对形成实心颗粒是有利的。
20、优选地，所述载流气体的流量为3l/min～5l/m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高振实密度的三元前驱体的制备方法，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所述的方法，其特征在于，所述添加剂为柠檬酸和乙二醇的组合；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述镍钴锰盐溶液的浓度为0.1mol/L～0.5mol/L；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述喷雾热解包括：利用超声波雾化器将前驱体溶液进行雾化，得到雾化液，将所述雾化液通过载流气体带入热解反应炉内，进行热解。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述雾化产生的液滴的平均直径为1μm～20μm。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述载流气体的流量为3L/min～5L/min。
7.根据权利要求4-6任一项所述的方法，其特征在于，所述热解的温度为600℃～900℃。
8.一种高振实密度的三元前驱体，其特征在于，所述高振实密度的三元前驱体通过权利要求1-7任一项所述的方法制备得到。
9.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料采用权利要求8所述的
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括权利要求9所述的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高振实密度的三元前驱体的制备方法，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所述的方法，其特征在于，所述添加剂为柠檬酸和乙二醇的组合；
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述镍钴锰盐溶液的浓度为0.1mol/l～0.5mol/l；
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述喷雾热解包括：利用超声波雾化器将前驱体溶液进行雾化，得到雾化液，将所述雾化液通过载流气体带入热解反应炉内，进行热解。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述雾化产生的液滴的平均直...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张婷婷，张坤，李聪，岳先锦，
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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