三元前驱体及其制备方法、正极材料.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116002776A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310018214.0H01M4/525(2010.01)(22)申请日2023.01.06H01M10/0525(2010.01)(71)申请人湖南中伟新能源科技有限公司地址410600湖南省长沙市宁乡经济技术开发区长兴村檀金路1号申请人中伟新材料股份有限公司(72)发明人余忠高訚硕任永志纪方力王一乔尹伟袁振秀(74)专利代理机构北京汇知杰知识产权代理有限公司11587专利代理师杨彦鸿(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书17页附图6页(54)发明名称三元前驱体及其制备方法、正极材料(57)摘要本发明提供了一种三元前驱体及其制备方法、正极材料，三元前驱体为镍钴锰氢氧化物；三元前驱体包括由内而外的核层、连接圈层和壳层，连接圈层为致密结构，核层包括由内而外的中心层和中间层，中心层、中间层和壳层的平均厚度均大于连接圈层的平均厚度。本发明提供的三元前驱体通过控制中间层、连接圈层和壳层均为致密结构，使得三元前驱体材料的颗粒生长无断层紧密连接，可以增强三元前驱体材料的颗粒一致性，提高核壳结构内层和外层的连接强度和抗压能力，使得三元前驱体材料的颗粒结构更加稳定。CN116002776ACN116002776A权利要求书1/2页1.一种三元前驱体，其特征在于，所述三元前驱体为镍钴锰氢氧化物；所述三元前驱体包括由内而外的核层、连接圈层和壳层；所述连接圈层为致密结构；所述核层包括由内而外的中心层和中间层，所述中心层、所述中间层和所述壳层的平均厚度均大于所述连接圈层的平均厚度。2.根据权利要求1所述的三元前驱体，其特征在于，所述三元前驱体的化学通式为NixCoyMnzMa(OH)2，其中0.75≤x<1，0≤y<0.18，0≤z<0.20，0≤a＜0.1，x+y+z+a＝1；所述M为Al、Ti、Zr、Mo、Cr、W、B、Mg、Ba、Nb与Sr中的至少一种；所述中心层为疏松结构，所述中间层和所述壳层均为致密结构；所述连接圈层的平均厚度为小于0.5μm；所述连接圈层的孔隙率小于等于8％；所述中心层的孔隙率为小于等于9％，所述中间层的孔隙率为小于等于8％，所述壳层的孔隙率为小于等于6％。3.根据权利要求1所述的三元前驱体，其特征在于，所述连接圈层的孔隙率为0.03％‑3.68％，所述中心层的孔隙率为2.44％‑7.96％，所述中间层的孔隙率为小于等于2.46％，所述壳层的孔隙率为小于等于1.88％；所述中心层的平均半径为0.48‑0.72μm；所述中间层的平均厚度为0.72‑1.08μm；所述壳层的平均厚度为2.72‑4.08μm；所述连接圈层的平均厚度为小于等于0.2μm；所述三元前驱体的平均粒径为8‑12μm。4.根据权利要求1所述的三元前驱体，其特征在于，构成所述中间层和所述连接圈层的一次颗粒为针条状或条状，构成所述壳层的一次颗粒为板条状或条状，构成所述中心层的一次颗粒为细针或条状；构成所述中间层、所述连接圈层和所述壳层的一次颗粒呈放射状生长；优选地，构成所述中心层和所述中间层的一次颗粒的尺寸小于构成所述壳层的一次颗粒的尺寸；优选地，构成所述壳层的一次颗粒的长为0.6‑1.0μm，构成所述中心层和所述中间层的一次颗粒的长为0.38‑0.96μm；构成所述连接圈层的一次颗粒的长为0.32‑0.92μm。5.根据权利要求1所述的三元前驱体，其特征在于，在所述三元前驱体的X射线衍射图谱中，存在衍射角为19.2±1°范围的001峰的半峰宽为α，以及存在衍射角为38.5±1°范围的101峰的半峰宽为β；其中，所述101峰与001峰的半峰宽比β/α为1.2‑1.6：1，所述001峰与101峰的峰强比I为1.0‑1.8：1；优选地，所述001峰与101峰的峰强比I为1.2‑1.6:1。6.根据权利要求1所述的三元前驱体，其特征在于，所述三元前驱体的比表面积为4‑10m2/g，振实密度为2.0‑2.3g/cm3，粒径分布(D90‑D10)/D50≤0.70；优选地，所述三元前驱体的比表面积为6.5‑8.5m2/g，振实密度为2.0‑2.2g/cm3。7.一种如权利要求1‑6中任一项所述的三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：2CN116002776A权利要求书2/2页第一反应：向反应釜中加入含镍、钴、锰的三元混合溶液，并加入pH调节剂和络合剂调节反应液处于第一pH值和第一氨浓度下，通入保护气体进行第一反应，所述第一反应完成后的晶种粒度D50为2.0‑4.0μm；第二反应：所述第一反应完成后调节反应液处于第