团簇结构前驱体及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115893517A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211303125.2H01M4/525(2010.01)(22)申请日2022.10.24H01M10/0525(2010.01)(71)申请人天津巴莫科技有限责任公司地址300348天津市新技术产业园区华苑产业区（环外）海泰大道8号(72)发明人杨亚强闵盛焕李作伟蔡向阳徐宁(74)专利代理机构北京华进京联知识产权代理有限公司11606专利代理师王永莉(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/131(2010.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称团簇结构前驱体及其制备方法和应用(57)摘要本申请涉及一种团簇结构前驱体及其制备方法和应用。其团簇结构前驱体包括多个团簇的类球形颗粒，类球形颗粒包括多个板条状晶须，板条状晶须相互聚集，多个类球形颗粒团簇成菜花状结构。菜花状结构前驱体相比于同粒度下的类球形前驱体，具有更大比表面积，反应活性更大，可使所制备的正极与电解液充分接触，以缩短锂离子扩散路径，倍率性能和放电能力较好。使用该团簇结构前驱体烧结得到的正极材料可以维持菜花状的形貌，材料整体机械强度较高，可以降低颗粒间空隙，压实密度较高，电池内阻和极化损失较小。CN115893517ACN115893517A权利要求书1/2页1.一种团簇结构前驱体，其特征在于，包括多个团簇的类球形颗粒，所述类球形颗粒包括多个板条状晶须，所述板条状晶须相互聚集，多个所述类球形颗粒团簇成菜花状结构。2.根据权利要求1所述的团簇结构前驱体，其特征在于，所述菜花状结构中的所述类球形颗粒的数量为2～30个。3.根据权利要求1所述的团簇结构前驱体，其特征在于，所述晶须满足如下特征中的至少一个：(1)所述板条状晶须的长度为200～600nm；(2)所述板条状晶须的厚度为20～150nm。4.根据权利要求1所述的团簇结构前驱体，其特征在于，所述团簇结构前驱体的化学通式为：(NixCoyMnz)1‑aMa(OH)b，其中0.50≤x≤1.0，0≤y≤0.30，0≤z≤0.30，x+y+z＝1，0.00001≤a≤0.30，b根据M的化合价态和a决定；M包括Mg、Al、Zr、Ti、Y、Sr、Nb、W和Mo中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的团簇结构前驱体，其特征在于，在沿所述团簇结构前驱体由内到外的方向上，M元素的浓度逐渐增大。6.根据权利要求1～5任一所述的团簇结构前驱体，其特征在于，所述团簇结构前驱体满足如下特征中的至少一个：(1)所述团簇结构前驱体的粒度D50为2～6μm；(2)所述团簇结构前驱体的粒度分布径距K90≥1；(3)所述团簇结构前驱体的振实密度≥1.4g/cm3；(4)所述团簇结构前驱体的比表面积≥18m2/g。7.一种根据权利要求1～6任一所述的团簇结构前驱体的制备方法，其特征在于，包括：形成多个团簇的类球形颗粒，使多个所述类球形颗粒团簇成菜花状结构，其中，所述类球形颗粒包括多个板条状晶须，所述板条状晶须相互聚集。8.根据权利要求7所述的团簇结构前驱体的制备方法，其特征在于，所述形成多个团簇的类球形颗粒，使多个类球形颗粒团簇成菜花状结构包括：在保护气体氛围下，将混合盐、增粘剂以及氨络合剂在碱性溶液中进行共沉淀反应；所述混合盐包括Ni、Co、Mn中的一种或多种且至少含Ni，所述增粘剂包括Mg、Al、Zr、Ti、Y、Sr、Nb、W和Mo中的一种或多种。9.根据权利要求8所述的团簇结构前驱体的制备方法，其特征在于，所述将混合盐、增粘剂以及氨络合剂在碱性溶液中进行共沉淀反应包括：将混合盐溶液、增粘剂溶液、氨络合剂溶液以及碱液分别以流速Q1、Q2、Q3、Q4加入反应容器，并进行第一混合反应得到所述类球形颗粒；当所述类球形颗粒的粒度达到预设粒度之后，分别调整所述混合盐溶液、所述增粘剂溶液、所述氨络合剂溶液以及所述碱液的流量并进行第二混合反应；其中，分别调整所述混合盐溶液、所述增粘剂溶液、所述氨络合剂溶液以及所述碱液的流量包括：将所述Q1随时间t1线性增大至Q11，将所述Q2随时间t2线性增大至Q21，将所述Q3随时间t3线性增大至Q31，将所述Q4随时间t4线性减小至Q41。10.根据权利要求9所述的团簇结构前驱体的制备方法，其特征在于，Q21:Q2＞Q11:Q1。11.根据权利要求8所述的团簇结构前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应2CN115893517A权利要求书2/2页还包括搅拌；当所述类球形颗粒的粒度达到预设粒度之后，调整搅拌速度；其中，所述第一混合反应中的搅拌速度为r1，调整搅拌速度包