一种锂离子电池正极材料前驱体及其制备方法与用途.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115872458A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202111146389.7B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2021.09.28H01M10/0525(2010.01)(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(72)发明人李刚戴仲葭姜瑞高永恩杜泽学(74)专利代理机构北京英创嘉友知识产权代理事务所(普通合伙)11447专利代理师周建秋(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)C01G53/04(2006.01)权利要求书2页说明书14页附图4页(54)发明名称一种锂离子电池正极材料前驱体及其制备方法与用途(57)摘要本公开涉及一种锂离子电池正极材料前驱体，该前驱体为包括内核以及包覆在内核外的壳层的二次球形颗粒；其中，内核由多个第一一次颗粒团聚而成，第一一次颗粒在其短边方向上的厚度为80～250nm，优选为100～200nmnm；在内核中，取向一致的第一一次颗粒在其短边方向上的排布长度小于750nm，优选小于500nm；壳层由多个第二一次颗粒排列而成，第二一次颗粒在其短边方向上的厚度为50～200nm，优选为80～150nm；在壳层中，取向一致的第二一次颗粒在其短边方向上的排布长度为1～4μm，优选为1～3μm。由于可以无需制备呈“放射状”结构的内核，因此本公开的锂离子电池正极材料前驱体的制备工艺简单，适合大规模工业化生产。CN115872458ACN115872458A权利要求书1/2页1.一种锂离子电池正极材料前驱体，其特征在于，该前驱体为包括内核以及包覆在所述内核外的壳层的二次球形颗粒；其中，所述内核由多个第一一次颗粒团聚而成，所述第一一次颗粒在其短边方向上的厚度为80～250nm，优选为100～200nm；在所述内核中，取向一致的所述第一一次颗粒在其短边方向上的排布长度小于750nm，优选小于500nm；所述壳层由多个第二一次颗粒排列而成，所述第二一次颗粒在其短边方向上的厚度为50～200nm，优选为80～150nm；在所述壳层中，取向一致的所述第二一次颗粒在其短边方向上的排布长度为1～4μm，优选为1～3μm。2.根据权利要求1所述的前驱体，其特征在于，所述前驱体的D50粒径为8～15μm，优选为8～12μm；所述内核的粒径为6～7μm；所述壳层的厚度为1～9μm，优选为1～5μm。3.根据权利要求1或2所述的前驱体，其特征在于，所述前驱体为镍钴锰三元前驱体，优选为NixCoyMnz(OH)2，其中，x+y+z＝1，0.5≤x≤1，0≤y≤0.2，0≤z≤0.3。4.根据权利要求1或2所述的前驱体，其特征在于，对所述前驱体进行XRD测试，测试结果显示：001衍射峰与101衍射峰的峰强比为0.7～1.2，优选为0.8～1.1；101衍射峰的半峰宽为0.40°～0.65°，优选为0.45°～0.60°。5.一种制备锂离子电池正极材料前驱体的方法，其特征在于，该方法包括如下操作：S01.在一级反应釜中加入反应底液，其中，所述反应底液包括水、碱溶液和氨络合液，所述反应底液的加入量为所述一级反应釜有效容积的30％～80％；S02.在氮气气氛和搅拌条件下，使混合盐溶液、碱溶液和氨络合液持续进入所述一级反应釜中，并在充满所述一级反应釜时对所述一级反应釜内的物料开始进行浓缩处理，所得浓缩液回流入所述一级反应釜中，直至混合盐溶液、碱溶液和氨络合液的加入总量为所述一级反应釜有效容积的3～4倍时，将所述一级反应釜内的物料转入二级反应釜中；S03.在氮气气氛和搅拌条件下，使混合盐溶液、碱溶液和氨络合液持续进入所述二级反应釜中，并在充满所述二级反应釜时对所述二级反应釜内的物料开始进行浓缩处理，所得浓缩液回流入所述二级反应釜中，直至混合盐溶液、碱溶液和氨络合液的加入总量为所述二级反应釜有效容积的2～3倍时，将所述二级反应釜内的物料转入三级反应釜中；S04.在氮气气氛和搅拌条件下，使混合盐溶液、碱溶液和氨络合液持续进入所述三级反应釜中，并在充满所述三级反应釜时对所述三级反应釜内的物料开始进行浓缩处理，所得浓缩液回流入所述三级反应釜中，直至所述三级反应釜内的颗粒物的D50粒径为8～15μm；S05.分离出所述级反应釜内D50粒径为8～15μm的颗粒物，得到所述锂离子电池正极材料前驱体。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在操作S01中，在加入反应底液时，控制所述碱溶液和所述氨络合液的流量，以使所述一级反应釜内的pH值为11.0～11.8，NH3浓度为3～5g/L；在操作S02中，在对所述一级反应釜内的物料开始进行浓缩处理前，控制所述碱