一种宽分布富锂锰基正极前驱体及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115028213A(43)申请公布日2022.09.09(21)申请号202210760091.3(22)申请日2022.06.30(71)申请人金川集团股份有限公司地址737103甘肃省金昌市金川路98号申请人南通金通储能动力新材料有限公司(72)发明人朱涛朱用王梁梁陈磊李佰康顾春芳沈枭王静芳(74)专利代理机构甘肃省知识产权事务中心代理有限公司62100专利代理师赵红红(51)Int.Cl.C01G53/00(2006.01)C01B25/37(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种宽分布富锂锰基正极前驱体及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种宽分布富锂锰基正极前驱体及其制备方法，采用共沉淀法将两台反应釜及提浓设备联动，首先在第一反应釜中合成镍锰二元素碳酸盐，浆料溢流到第二反应釜；在第二反应釜中，采用沉淀剂磷酸钠将镍离子完全沉淀形成晶核，提浓后再循环到第一反应釜中，持续反应至目标粒度。本发明制得的宽分布富锂锰基正极前驱体具有较大的粒度径距span值，高达1.1~1.5，具有高的振实密度，高达1.8~2.0g/cm3，解决了富锂锰基正极前驱体合成过程中镍离子流失率高的问题，降低了生产的成本，提升了材料的电化学性能。CN115028213ACN115028213A权利要求书1/1页1.一种宽分布富锂锰基正极前驱体，其特征在于，所述前驱体的化学式为NixMn1‑xCO3+yNi(PO)，其中，0.1≤x≤0.4，0.04x≤y≤0.1x；所述前驱体的平均粒度D50为614μm，前342~3驱体的径距span为1.1~1.5，所述前驱体的振实密度TD为1.8~2.0g/cm。2.根据权利要求1所述的一种宽分布富锂锰基正极前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、配制含镍锰混合盐溶液、碳酸钠溶液、稀盐酸溶液、磷酸钠溶液和氢氧化钠溶液；所述镍锰混合盐为氯化盐；步骤二、在搅拌的条件下，将镍锰混合盐溶液、碳酸钠溶液和稀盐酸溶液并流泵入第一反应釜，控制反应温度为45~55℃、pH值为6.5~7.5制得1号浆料，反应过程中1号浆料由第一反应釜溢流到第二反应釜；步骤三、在搅拌的条件下，向所述第二反应釜并流泵入磷酸钠溶液和氢氧化钠溶液，控制反应温度为65~75℃、pH值为8~9制得2号浆料；所述2号浆料溢流到提浓装置进行提浓，制得3号浆料；将所述3号浆料泵入第一反应釜，由此，所述第一反应釜、第二反应釜和提浓装置形成循环，至3号浆料的粒度D50达到目标粒度6~14μm时，停止反应；步骤四、将所述1号浆料、2号浆料和3号浆料进行混合，先用纯水进行洗涤后离心，然后经过干燥过筛除铁工序，得到宽分布富锂锰基正极前驱体。3.根据权利要求2所述的一种宽分布富锂锰基正极前驱体的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述含镍锰混合盐溶液中的镍锰离子总量与碳酸钠总量的摩尔比为1:0.9‑0.95。4.根据权利要求2或3所述的一种宽分布富锂锰基正极前驱体的制备方法，其特征在于，所述含镍锰混合盐溶液中，镍锰离子摩尔比为1:3。5.根据权利要求2所述的一种宽分布富锂锰基正极前驱体的制备方法，其特征在于：所述含镍锰混合盐溶液中的镍锰离子总量与步骤三中所述磷酸钠总量的摩尔比为1:0.1‑0.2。6.根据权利要求2所述的一种宽分布富锂锰基正极前驱体的制备方法，其特征在于：步骤四中干燥温度为80~120℃。2CN115028213A说明书1/4页一种宽分布富锂锰基正极前驱体及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种宽分布富锂锰基正极前驱体，本发明同时还涉及该前驱体的制备方法。背景技术[0002]富锂锰基材料具有较高的放电比容，几乎是磷酸铁锂的两倍，如果与硅碳复合材料匹配，电池单体能量密度可达到350Wh·kg‑1。富锂锰基材料中，锰矿的存在降低了成本，改善了材料的稳定性及安全性，但首次不可逆容量高、循环和倍率性能较差，尤其是充放电循环过程中放电中压不断降低等因素，阻碍了其实际应用。另外，目前对富锂锰基材料结构的认识还存在争议，如是固溶结构还是两相纳米复合结构尚无定论。对材料的脱嵌锂机制也存在争议，如材料中的O元素和Mn元素是否可逆参与电化学反应。[0003]富锂正极材料对前驱体球体结构表现出一定的继承性，所以前驱体的球体结构特征将直接影响到富锂正极材料的球体结构特征，从而间接影响到材料的电化学性能。所以富锂材料在前驱体的合成过程中就需要对材料的一次粒子和二次球体结构进行调控。富锂锰基作为未来正极材料之一，已有多家正极及前驱体厂商争先开启布局该领域，具有良好的市场前景。[00