高镍前驱体材料、高镍正极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115959720A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202310258362.X(51)Int.Cl.(22)申请日2023.03.17C01G53/00(2006.01)H01M4/525(2010.01)(71)申请人四川新能源汽车创新中心有限公司地址644005四川省宜宾市临港经开区国兴大道沙坪路7号科技创新中心D2-C座6层601号申请人清华大学(72)发明人何飞雄侯玉昆郭燚谭铁宁朱高龙李阳任东生刘翔卢兰光欧阳明高华剑锋戴锋李立国(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师宋家会权利要求书1页说明书9页附图2页(54)发明名称高镍前驱体材料、高镍正极材料及其制备方法(57)摘要本申请提供一种高镍前驱体材料、高镍正极材料及其制备方法，涉及锂离子电池技术领域。该高镍前驱体材料的内部晶粒呈发射状排布，外部晶粒呈乱序状排布。该高镍前驱体材料的制备方法包括：将包含镍盐和钴盐的盐溶液与碱性溶液、络合剂溶液混合，通过调控混合溶液的氨值、pH，且不增加任何其他添加剂，得到所述高镍前驱体材料。将包含上述高镍前驱体材料和锂源在内的原料混合、烧结，得到高镍正极材料。本申请通过包覆结构的设计，提高了高镍正极材料的颗粒强度，有助于抑制电池循环过程中颗粒开裂，减少与电解液之间的副反应，提高电池的电化学性能。CN115959720ACN115959720A权利要求书1/1页1.一种高镍前驱体材料，其特征在于，所述高镍前驱体材料的内部晶粒呈发射状排布，外部晶粒呈乱序状排布；所述高镍前驱体材料的化学通式为NixCoyMz(OH)2，其中，0.8≤x＜1、0＜y≤0.2、0≤z＜0.2，且x+y+z＝1，M包括Mn或Al。2.一种如权利要求1所述的高镍前驱体材料的制备方法，其特征在于，包括：将包含有镍盐和钴盐的盐溶液与碱性溶液、络合剂溶液混合，得到第一混合溶液；控制所述第一混合溶液的氨值、pH，得到含有前驱体颗粒的第二混合溶液，所述前驱体颗粒中的晶粒呈发射状排布；调整所述第二混合溶液的氨值、pH，得到所述高镍前驱体材料。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，满足以下条件a‑d中的至少一个：a.所述盐溶液中还包括含有M元素的可溶性盐，所述M元素包括Mn或Al；b.所述盐溶液中金属离子的总浓度为1mol/L‑2mol/L；c.所述碱性溶液包括氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液中的至少一种；d.所述络合剂溶液包括氨水、碳酸氢铵、甘氨酸和三乙醇胺中的至少一种。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，还满足以下条件e‑j中的至少一个：e.所述控制所述第一混合溶液的氨值为2g/L‑6g/L、pH值为10.7‑11.5；f.得到所述第二混合溶液之前，以8m/s‑10m/s的线性搅拌速度对所述第一混合溶液进行线性搅拌；g.当所述前驱体颗粒的粒度D50达到8μm‑12μm时，调整所述第二混合溶液的氨值、pH；h.调整所述第二混合溶液的氨值为7g/L‑10g/L、pH值为11.4‑11.6；i.得到所述高镍前驱体材料之前，以9m/s‑11m/s的线性搅拌速度对所述第二混合溶液进行线性搅拌；j.所述高镍前驱体材料的颗粒粒度D50为10μm‑15μm。5.如权利要求2‑4任一项所述的制备方法，其特征在于，在得到所述高镍前驱体材料时，还需进行陈化、离心洗涤、干燥处理。6.一种高镍正极材料，其特征在于，其原料包括如权利要求1所述的高镍前驱体材料；所述高镍正极材料的颗粒内部呈发射状排布，外部呈乱序状排布。7.一种如权利要求6所述的高镍正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将包含所述高镍前驱体材料和锂源在内的原料混合、烧结，得到所述高镍正极材料。8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，满足以下条件k‑o中的至少一个：k.所述原料中还包括含掺杂元素的化合物，所述掺杂元素包括Al、Zn、Zr、Ti、Mg、V、B中的至少一种；l.所述锂源包括氢氧化锂和硝酸锂中的至少一种；m.所述烧结在氧气的氛围中进行；n.所述烧结包括第一烧结和第二烧结，所述第一烧结的温度为500℃‑550℃，时间为2h‑6h，所述第二烧结的温度为700℃‑750℃，时间为12h‑18h；o.所述烧结过程中的升温速率和降温速率各自独立地为1℃/min‑5℃/min。2CN115959720A说明书1/9页高镍前驱体材料、高镍正极材料及其制备方法技术领域[0001]本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高镍前驱体材料、高镍正极材料及其制备方法。背景技术[0002]进入21世纪后，新能源产业得到大力发展，其中新能源汽车成为关注的重点。目前制约新能源汽车发展的瓶颈是电池，电池的关键是材料，特别是正极材