一种双金属交替掺杂的镍锰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CN114988491A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210592648.7H01M10/0525(2010.01)(22)申请日2022.05.27(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(72)发明人李雪倩张坤华文超许开华李聪薛晓斐贾东鸣吕豪(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.C01G53/00(2006.01)H01M4/36(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种双金属交替掺杂的镍锰前驱体及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供了一种双金属交替掺杂的镍锰前驱体及其制备方法和应用。所述制备方法包括：将镍锰混合盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液作为反应原液并流加入底液中进行共沉淀反应，共沉淀反应过程中，第一金属盐溶液和第二金属盐溶液交替加入，直至达到目标粒径，停止反应，得到所述双金属掺杂的镍锰前驱体；其中，第一金属盐溶液和第二金属盐溶液中的金属离子种类不同。本发明在制备镍锰前驱体的过程中，采用两种金属元素交替掺杂的方法，稳定了材料的结构，实现了无钴镍锰前驱体的多层掺杂，保证了高掺杂量，提升了正极材料的循环稳定性和安全性，同时还降低了制作成本。CN114988491ACN114988491A权利要求书1/2页1.一种双金属交替掺杂的镍锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将镍锰混合盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液作为反应原液并流加入底液中进行共沉淀反应，共沉淀反应过程中，第一金属盐溶液和第二金属盐溶液交替加入，直至达到目标粒径，停止反应，得到所述双金属交替掺杂的镍锰前驱体；其中，第一金属盐溶液和第二金属盐溶液中的金属离子种类不同。2.根据权利要求1所述的双金属交替掺杂的镍锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述第一金属盐溶液和第二金属盐溶液进行交换的条件为反应过程中颗粒的粒径增加1～3μm；优选地，所述第一金属盐溶液中的金属离子和所述第二金属盐溶液中的金属离子各自独立地包括Mg2+、Al3+、Ti4+、Na+、K+、Zn2+、Ca2+、Nb5+或Zr2+中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的双金属交替掺杂的镍锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述第一金属盐溶液和所述第二金属盐溶液的浓度各自独立地为1～10g/L；优选地，所述目标粒径≥5μm。4.根据权利要求1‑3任一项所述的双金属交替掺杂的镍锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述镍锰混合盐溶液的浓度为80～120g/L；优选地，所述沉淀剂溶液中的沉淀剂的质量分数为30～42％；优选地，所述络合剂溶液中络合剂的质量分数为10～20％；优选地，所述底液的浓度为5～20g/L；优选地，所述底液的pH值为10～12。5.根据权利要求1‑4任一项所述的双金属交替掺杂的镍锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述镍锰混合盐溶液的进料速度为1～20L/h；优选地，所述沉淀剂溶液的进料速度为1～10L/h；优选地，所述络合剂溶液的进料速度为0.1～3L/h；优选地，所述第一金属盐溶液和所述第二金属盐溶液的进料速度各自独立地为0.1～3L/h。6.根据权利要求1‑5任一项所述的双金属交替掺杂的镍锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应的温度为30～80℃；优选地，所述共沉淀反应的转速为180～400rpm；优选地，所述共沉淀反应中的pH值为10～13；优选地，所述共沉淀反应后，依次进行陈化、过滤、洗涤、干燥和筛分；优选地，所述陈化时间为2～18h。7.根据权利要求1‑5任一项所述的双金属交替掺杂的镍锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将镍锰混合盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液作为反应原液并流加入底液中在30～80℃下以180～400rpm的转速进行共沉淀反应，镍锰混合盐溶液的进料速度为1～20L/h，沉淀剂溶液的进料速度为1～10L/h，络合剂溶液的进料速度为0.1～3L/h；共沉淀反应过程中，保持pH值为10～13，第一金属盐溶液和第二金属盐溶液交替加入，第一金属盐溶液和所述第二金属盐溶液的进料速度各自独立地为0.1～3L/h，进行交换的条件为反应过程中颗粒的粒径增加1～3μm，直至颗粒粒径≥5μm，陈化2～18h，过滤，洗涤，干燥和筛分，得到所述双金属掺杂的镍锰前驱体；2CN114988491A权利要求书2/2页其中，第一金属盐溶液和第二金属盐溶液中的金属离子种类不同；所述第一金属盐溶液中的金属离子和所述第二金属盐溶液中的金属离子各自独立地包括Mg2+、Al3+