电池正极材料前驱体、锂离子电池正极材料及其制备方法

本发明的至少一种实施例涉及一种电池正极材料，尤其涉及一种电池正极材料前驱体、锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池自1991年问世以来，由于其高能量密度和效率，在电动工具、便携电子设备、交通电气化和可再生能源的电网储能等领域得到广泛应用，在人类应对气候变化和实现可持续发展过程中发挥了重要作用。而锂离子电池正极材料在能量密度、循环寿命、安全性和经济性等方面决定了锂离子电池的发展。

2、锂离子电池正极材料的传统制备工艺主要为高温固相法和共沉淀液相法。其中，高温固相法合成过程简单，但反应温度高、煅烧时间长、能耗大、产物颗粒粗大。液相法克服了固相法烧结温度高、混合不均匀的缺点，反应温度低，使前驱体实现分子级混合，能够控制颗粒形貌。然而，液相法工艺步骤繁多，包括清洗、干燥、研磨等，耗时长，致使设备投资大。此外，液相法的反应过程设计参数(酸碱度ph值、混合与反应时长等)复杂，难以控制，并且生产过程需要大量的药剂(沉淀络合剂等)，伴随废液产生，使生产成本进一步增加。

3、如何降低生产成本与生产时间，同时最大限度减少生产过程对环境的影响，是目前商业合成锂离子电池正极材料面临的挑战。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决传统液相法和固相法合成正极材料存在的以上问题，本发明提供了一种电池正极材料前驱体和锂离子电池正极材料的制备方法。

2、本发明提供了一种电池正极材料前驱体的制备方法，包括：将前驱体目标元素的化合物溶解在溶剂中，得到包含前驱体目标元素的前驱体溶液；将前驱体溶液雾化，以将前驱体溶液分散成气溶胶；对气溶胶进行预热，以蒸发气溶胶包含的部分溶剂，进而减小气溶胶的粒径；以及利用高温火焰热解预热后的气溶胶，使得预热后的气溶胶蒸发、热解、成核、碰撞、聚并，得到电池正极材料前驱体。

3、根据本发明上述实施例提供的电池正极材料前驱体的制备方法，通过采用火焰喷雾热解的方法，能够连续化生产、一步合成纯度高且粒径均匀的电池正极材料前驱体纳米颗粒。

技术特征：

1.一种电池正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体目标元素包括镍、钴、锰、铁、磷、铝中的一种或多种；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述气溶胶的粒径为0.3μm～15μm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述气溶胶进行预热的温度为50℃～500℃，预热的时间为10s～10min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温火焰热解的火焰场的温度为600℃～1500℃，

7.一种利用如权利要求1～6中的任一项所述的制备方法得到的电池正极材料前驱体。

8.一种利用如权利要求7所述的电池正极材料前驱体制备锂离子电池正极材料的方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述锂源包括含锂元素的无机盐化合物或者含锂元素的有机盐化合物；

10.一种利用如权利要求8～9中的任一项所述的方法得到的锂离子电池正极材料。

技术总结
本发明公开了一种电池正极材料前驱体、锂离子电池正极材料及其制备方法，该电池正极材料前驱体的制备方法包括：将前驱体目标元素的化合物溶解在溶剂中，得到包含前驱体目标元素的前驱体溶液；将前驱体溶液雾化，以将前驱体溶液分散成气溶胶；对气溶胶进行预热，以蒸发气溶胶包含的部分溶剂，进而减小气溶胶的粒径；以及利用高温火焰热解预热后的气溶胶，使得预热后的气溶胶蒸发、热解、成核、碰撞、聚并，得到电池正极材料前驱体。本发明提供的电池正极材料前驱体的制备方法，能够连续合成纯度高且粒径均匀的电池正极材料前驱体。

技术研发人员：王昆,王君雷,陈国徽,李金宇
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16