一种高镍正极前驱体材料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CN115911315A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211445932.8H01M4/525(2010.01)(22)申请日2022.11.18H01M10/0525(2010.01)(71)申请人荆门市格林美新材料有限公司地址448124湖北省荆门市荆门高新区·掇刀区迎春大道3号申请人格林美股份有限公司(72)发明人张坤李雪倩李聪许开华尹道道向兴(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332专利代理师潘登(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/485(2010.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称一种高镍正极前驱体材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种高镍正极前驱体材料及其制备方法和应用。所述高镍正极前驱体材料包括内核以及位于内核表面的包覆层；所述内核包括含镍锰的氢氧化物，所述包覆层包括氢氧化钴，所述氢氧化钴中包括掺杂元素，所述掺杂元素包括镁和/或铝。本发明提供的正极前驱体材料为核壳结构，即内核为高镍材料前驱体，可以有效地保证材料实现高电压充放电，壳为经过掺杂改性的钴酸锂前驱体氢氧化钴，保护内核的高镍材料不受电解液腐蚀，同时维持了颗粒的完整性，由本发明提供的前驱体材料得到的正极材料，在高电压的充放电条件下，颗粒结构稳定，不易开裂，且电化学性能良好。CN115911315ACN115911315A权利要求书1/2页1.一种高镍正极前驱体材料，其特征在于，所述高镍正极前驱体材料包括内核以及位于内核表面的包覆层；所述内核包括含镍锰的氢氧化物，所述包覆层包括氢氧化钴，所述氢氧化钴中包括掺杂元素，所述掺杂元素包括镁和/或铝。2.根据权利要求1所述的高镍正极前驱体材料，其特征在于，所述含镍锰的氢氧化物中还包括掺杂元素；优选地，所述含镍锰的氢氧化物包括镍锰氢氧化物和/或镍钴锰氢氧化物；优选地，所述镍锰氢氧化物的化学式为NixMn1‑x(OH)2，其中0.6≦x≦0.75。3.根据权利要求1或2所述的高镍正极前驱体材料，其特征在于，所述铝在所述包覆层中的掺杂量为500～5000ppm；优选地，所述镁在包覆层中的掺杂量为100～3000ppm；优选地，所述包覆层的厚度为1～5μm。4.一种如权利要求1‑3任一项所述的高镍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：(1)将含镍锰的混合盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液并流加入底液中，进行共沉淀反应，得到含镍锰的氢氧化物；(2)得到步骤(1)所述含镍锰的氢氧化物后，将含镍锰的混合盐溶液替换为包覆剂溶液继续进行共沉淀反应，达到目标粒径后，停止反应，得到所述高镍正极前驱体材料；其中，包覆剂溶液包括钴和掺杂剂的混合盐溶液，或包括钴盐溶液和掺杂剂盐溶液；掺杂剂中包括铝和/或镁。5.根据权利要求4所述的高镍正极前驱体材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含镍锰的混合盐溶液的浓度为80～120g/L；优选地，步骤(1)所述沉淀剂溶液的质量分数为30～42％；优选地，步骤(1)所述络合剂溶液的质量分数为10～20％；优选地，步骤(2)所述底液的pH值为10～13；优选地，步骤(1)所述共沉淀反应过程中，pH值为10～11；优选地，步骤(1)所述共沉淀反应过程中，搅拌转速为200～400rpm；优选地，步骤(1)所述共沉淀反应过程中，反应温度为30～70℃；优选地，步骤(1)所述共沉淀反应过程中，含镍锰的混合盐溶液的进料速度为1～20L/h；优选地，步骤(1)所述共沉淀反应过程中，沉淀剂溶液的进料速度为1～10L/h；优选地，步骤(1)所述共沉淀反应过程中，络合剂溶液的进料速度为0.1～3L/h；优选地，步骤(1)所述共沉淀反应过程中，络合剂溶液的浓度为1～10g/L；优选地，步骤(1)所述含镍锰的氢氧化物的D50为5～15μm。6.根据权利要求4或5所述的高镍正极前驱体材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述包覆剂溶液为钴和掺杂剂的混合盐溶液；优选地，所述钴和掺杂剂的混合盐溶液中掺杂剂的浓度为0.5～3g/L；优选地，所述钴和掺杂剂的混合盐溶液中钴的浓度为80～120g/L；优选地，步骤(2)所述共沉淀反应过程中，钴和掺杂剂的混合盐溶液的进料速度为1～20L/h；2CN115911315A权利要求书2/2页优选地，步骤(2)所述共沉淀反应过程中，沉淀剂的进料速度为1～10L/h；优选地，步骤(2)所述共沉淀反应过程中，络合剂的进料速度为0.1～3L/h；优选地，步骤(2)所述共沉淀反应过程中，pH值为9～9.8；优选地，步骤(2)所述共沉淀反应过程中，搅拌转速为100～300rpm；优选地，步骤(2