正极材料前驱体、正极材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113860379A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111153813.0H01M4/52(2010.01)(22)申请日2021.09.29H01M4/525(2010.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人张宁万江涛张勇杰刘满库刘海松江卫军(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250代理人周雷(51)Int.Cl.C01G45/12(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/50(2010.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称正极材料前驱体、正极材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及正极材料前驱体、正极材料及其制备方法和应用。本发明提供的正极材料前驱体，其化学通式为MnXFe1‑X(OH)2，其中0.45＜X＜0.65。本发明提供的前驱体采用共沉淀法进行制备，与现有技术相比，其有利于锰铁两种金属元素在体相中均匀分布，从而提升正极材料的综合性能，同时将锰铁两种金属元素进行组合，可有效解决传统正极材料锂镍混排导致的电化学性能衰退与安全性问题，降低前驱体与正极材料的制造与生产成本，减少资源的浪费与环境的破坏。CN113860379ACN113860379A权利要求书1/2页1.一种正极材料前驱体，其特征在于，所述前驱体的化学通式为MnXFe1‑X(OH)2，其中0.45＜X＜0.65。2.一种权利要求1所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将金属盐溶液、还原剂、络合剂和氢氧化物沉淀剂混合进行共沉淀反应，得到所述正极材料前驱体；所述金属盐为锰盐、铁盐。3.根据权利要求2所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)分别配制锰盐溶液、铁盐溶液和氢氧化物沉淀剂溶液；2)配制含有还原剂、络合剂的底液，然后向该底液中加入锰盐溶液、铁盐溶液和氢氧化物沉淀剂溶液进行共沉淀反应，得到所述正极材料前驱体；优选的，所述锰盐溶液与铁盐溶液的摩尔浓度比为(0.45‑0.65)：(0.35‑0.55)，锰盐溶液与铁盐溶液的摩尔浓度之和为1‑3mol/L；所述氢氧化物沉淀剂溶液的浓度为1‑3mol/L；所述底液中还原剂的浓度为1‑20ml/L，络合剂的浓度为15‑50ml/L。4.根据权利要求3所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，步骤2)中将锰盐溶液、铁盐溶液以相同的流量加入底液中同时加入氢氧化物沉淀剂溶液以进行共沉淀反应；优选的，所述共沉淀反应温度为35‑50℃，反应时间为20‑60h，搅拌速率为200‑1000rpm，反应过程中控制反应液pH值为8‑10.5；所述锰盐为二价锰盐，选自硫酸锰和/或氯化锰；所述铁盐为二价铁盐，选自硫酸亚铁和/或氯化亚铁；所述氢氧化物沉淀剂选自氢氧化钠和/或氢氧化钾；所述底液通过向水中加入还原剂、络合剂获得，所述还原剂为水合肼，所述络合剂为质量浓度为20‑30％的氨水；优选的，所述络合剂为质量浓度为25％的氨水；步骤2)中反应结束后还包括对所得反应产物进行洗涤、干燥的步骤。5.一种正极材料，其特征在于，由权利要求1所述的前驱体或权利要求2‑4任一项所述的制备方法制备得到的前驱体制备得到；所述正极材料的化学通式为Li(Li0.02MnXFe0.98‑X)O2，其中0.44＜X＜0.64，所述正极材料为层状结构。6.一种权利要求5所述正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将正极材料前驱体和锂源混合、煅烧，得到所述正极材料；所述正极材料前驱体为权利要求1所述的前驱体或权利要求2‑4任一项所述的制备方法制备得到的前驱体。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的气氛为含氧气的气氛，优选的，所述煅烧的气氛为空气气氛或氧气气氛；所述煅烧包括依次进行的一次煅烧和二次煅烧，所述一次煅烧的温度为400‑600℃，一次煅烧时间为2‑8h,二次煅烧温度为700‑900℃，煅烧时间为10‑20h。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述锂源与所述正极材料前驱体的摩尔比为(1.02‑1.05):1，优选的，所述锂源为锂盐，优选的，所述锂盐为氢氧化锂；在一次煅烧和二次煅烧之间还包括对一次煅烧后的物料进行破碎的步骤。9.一种电池正极，其特征在于，包括权利要求5所述的正极材料，或权利要求6‑8任一项2CN113860379A权利要求书2/2页所述的制备方法制备得到的正极材料。10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的正极为权利要求9所述的电池正极