双层包覆三元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CN115872459A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202211516204.1H01M4/525(2010.01)(22)申请日2022.11.30H01M10/0525(2010.01)(71)申请人广东佳纳能源科技有限公司地址511500广东省清远市英德市青塘镇申请人清远佳致新材料研究院有限公司江西佳纳能源科技有限公司(72)发明人胡俊高琦狄万政袁昊甄学乐郑江峰(74)专利代理机构深圳中一联合知识产权代理有限公司44414专利代理师曹柳(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书11页附图2页(54)发明名称双层包覆三元前驱体及其制备方法和应用(57)摘要本申请属于电池材料技术领域，尤其涉及一种双层包覆三元前驱体及其制备方法和应用。其中，双层包覆三元前驱体，包括内核、包覆在所述内核外表面的内包覆层、以及包覆在所述内包覆层外表面的外包覆层；其中，所述内核包括三元氢氧化物，所述内包覆层包括三元碳酸盐，所述外包覆层包括氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钛中的至少一种。本申请提供的以三元氢氧化物为内核，以三元碳酸盐为内包覆层和氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钛中的至少一种为外包覆层的双层包覆三元前驱体，通过该特殊结构和材料性能的协同作用，同时提高了三元正极材料的比容量、离子脱嵌效率及循环稳定性。CN115872459ACN115872459A权利要求书1/2页1.一种双层包覆三元前驱体，其特征在于，包括内核、包覆在所述内核外表面的内包覆层、以及包覆在所述内包覆层外表面的外包覆层；其中，所述内核包括三元氢氧化物，所述内包覆层包括三元碳酸盐，所述外包覆层包括氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钛中的至少一种。2.如权利要求1所述的双层包覆三元前驱体，其特征在于，所述内核的粒度D50为4～10μm，所述内包覆层的平均厚度为0.5～2μm，所述外包覆层的平均厚度为0.1～0.5μm；和/或，所述双层包覆三元前驱体中，所述内核、所述内包覆层和所述外包覆层的质量比为1：(0.1～0.5)：(0.05～0.2)。3.如权利要求1或2所述的双层包覆三元前驱体，其特征在于，所述三元氢氧化物的化学通式为Nix1Coy1Mn(1‑x1‑y1)(OH)2，其中，0<x1<1，0≤y1<1，且x1+y1＜1；和/或，所述三元碳酸盐的化学通式为Nix2Coy2Mn(1‑x2‑y2)CO3，其中，0<x2<1，0≤y2<1，且x2+y2＜1。4.如权利要求3所述的双层包覆三元前驱体，其特征在于，所述双层包覆三元前驱体的化学通式为Nix1Coy1Mn(1‑x1‑y1)(OH)2·aNix2Coy2Mn(1‑x2‑y2)CO3·bAl(OH)3，0.6≤x1≤0.9，0<y1≤0.2，且x1+y1＜1；0.6≤x2≤0.9，0<y2≤0.2，且x2+y2＜1；0.1≤a≤0.5，0.1≤b≤0.2。5.一种双层包覆三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备三元氢氧化物；在所述三元氢氧化物的外表面制备三元碳酸盐形成内包覆层，得到单包覆前驱体；在所述内包覆层的外表面制备包括氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钛中的至少一种的外包覆层，得到双层包覆三元前驱体。6.如权利要求5所述的双层包覆三元前驱体的制备方法，其特征在于，制备所述三元氢氧化物的步骤包括：配制pH值为11～12.5，铵根离子浓度为2～4g/L的底液；在温度为50～60℃，转速为300～500r/min，含氧量不高于3vol％的条件下，将第一镍钴锰混合盐溶液、第一碱液和第一铵根离子溶液并流到所述底液中反应10～60分钟后；调节反应体系pH值为10～10.5，反应至颗粒粒度D50为4～10μm，停止进料，陈化2～4小时，得到所述三元氢氧化物；和/或，在所述三元氢氧化物的外表面制备三元碳酸盐的步骤包括：将所述三元氢氧化物分散于水中，调节反应系统中pH值为7.2～7.8，铵根离子浓度为1.5～3.0g/L；在温度为50～60℃，转速为300～500r/min，含氧量不高于3vol％的条件下，将第二镍钴锰混合盐溶液、第二碱液和第二铵根离子溶液并流进料，反应至颗粒粒度D50为4.5～12μm，停止进料，得到所述内包覆层包覆所述三元氢氧化物的所述单包覆前驱体；和/或，在所述内包覆层的外表面制备所述外包覆层的步骤包括：将所述单包覆前驱体分散于水中，添加铝源、镁源、钛源中的至少一种金属盐溶液和第三碱液，在反应体系pH值为7.8～10的条件下，反应至颗粒粒度D50为4.6～13μm，停止进料，陈化2～4小时，分离得到所述双层包覆三元前驱体。7.如权利要求6所述的