一种三元正极材料前驱体及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种三元正极材料前驱体，尤其涉及一种三元正极材料前驱体及其制备方法和应用，属于新能源领域。

背景技术：

1、锂离子电池正极材料包括三元正极材料、磷酸铁锂正极材料、磷酸锰铁锂正极材料等材料。其中，三元正极材料因具有较高的安全性能得到了广泛的关注。

2、现阶段，三元正极材料的振实密度普遍较小，而振实密度较小的三元正极材料往往具有能量密度较小，循环性能较差的缺陷。

3、因此，开发一种振实密度较高的三元正极材料成为本领域研究方向。

技术实现思路

1、本发明提供一种三元正极材料前驱体，该种前驱体具有可制得振实密度较高三元正极材料的特点。

2、本发明还提供一种三元正极材料前驱体的制备方法，该制备方法具有操作简便的特点。

3、本发明还提供一种正极活性材料，该种材料具有振实密度较高的特点。

4、本发明还提供一种正极片，该种正极片具有导电能力较强的特点。

5、本发明还提供一种电池，该种电池具有倍率性能较好、能量密度高的特点。

6、本发明提供一种三元正极材料前驱体，其中，所述前驱体具有核壳结构，所述核壳结构包括内核、第一包覆层、第二包覆层；

7、所述内核的至少部分外表面设置有所述第一包覆层；

8、所述第一包覆层的至少部分外表面设置有所述第二包覆层；

9、所述内核的孔隙率k1、所述第一包覆层的孔隙率k2、所述第二包覆层的孔隙率k3满足如下关系：

10、2＜k1/k2＜30；

11、1＜k3/k2＜20。

12、如上所述的前驱体，其中，10％＜k1≤15％、0.5％＜k2≤5％、5％＜k3≤10％。

13、如上所述的前驱体，其中，所述内核的半径l1、第一包覆层的厚度l2、第二包覆层的厚度l3满足如下关系：1＜l1/l3＜4、0.8＜l2/l3＜3.5。

14、如上所述的前驱体，其中，0.6μm＜l1＜1.2μm、0.5μm＜l2＜1.0μm、0.3μm＜l3＜0.6μm。

15、如上所述的前驱体，其中，所述前驱体的d50为3.0-5.0μm，粒度分布span为0.8-1.0，比表面积为10-15m2/g。

16、如上所述的前驱体，其中，所述第二包覆层由厚度为150-200nm的片状一次颗粒组成。

17、本发明还提供一种三元正极材料前驱体的制备方法，通过该方法可制得上述三元正极材料前驱体，其中，该制备方法包括如下步骤：

18、1)向底液中同时加入三元金属源、沉淀剂、络合剂，控制反应体系的ph为11-12、搅拌速度为400-1000rpm，反应体系中悬浮固体d50为目标粒径的35-50％时，得到包括内核的体系；

19、2)向所述包括内核的体系中同时加入三元金属源、沉淀剂、络合剂，控制反应体系的ph为10-11.5、搅拌速度为400-800rpm，反应体系中悬浮固体d50为目标粒径的60-90％时，得到包括内核与第一包覆层的体系；

20、3)向所述包括内核与第一包覆层的体系中同时加入三元金属源、沉淀剂、络合剂，控制反应体系的ph为10-11.5、搅拌速度为200-600rpm，反应体系中悬浮固体d50为目标粒径时，得到含有前驱体的体系。

21、本发明还提供一种正极活性材料，所述正极活性材料由本发明提供的前驱体经烧结制得，所述正极活性材料为单晶正极活性材料，且所述正极活性材料的平均球形度＞0.85，振实密度≥2.2g/cm3。

22、本发明还提供了一种正极活性材料的制备方法，将前驱体与锂源混合，得到混合料；在含氧气氛中，将所述混合料依次进行烧结、破碎、筛分，得到所述正极活性材料；其中，所述前驱体为本发明提供的前驱体。

23、本发明还提供一种正极片，其中，包括上述正极活性材料。

24、本发明还提供一种电池，其中，包括上述正极活性材料；和/或，包括上述正极片。

25、本发明提供的三元正极材料前驱体具有可制得振实密度较高三元正极材料的特点。

技术特征：

1.一种三元正极材料前驱体，其特征在于，所述前驱体具有核壳结构，所述核壳结构包括内核、第一包覆层、第二包覆层；

2.根据权利要求1所述的前驱体，其特征在于，10％＜k1≤15％、0.5％＜k2≤5％、5％＜k3≤10％。

3.根据权利要求1或2所述的前驱体，其特征在于，所述内核的半径l1、第一包覆层的厚度l2、第二包覆层的厚度l3满足如下关系：1＜l1/l3＜4、0.8＜l2/l3＜3.5。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的前驱体，其特征在于，0.6μm＜l1＜1.2μm、0.5μm＜l2＜1.0μm、0.3μm＜l3＜0.6μm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的前驱体，其特征在于，所述前驱体的d50为3.0-5.0μm，粒度分布span为0.8-1.0，比表面积为10-15m2/g。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的前驱体，其特征在于，所述第二包覆层由厚度为150-200nm的片状一次颗粒组成。

7.一种权利要求1-6中任一项所述前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料由权利要求1-6中任一项所述前驱体经烧结制得，所述正极活性材料为单晶正极活性材料，且所述正极活性材料的平均球形度＞0.85，振实密度≥2.2g/cm3。

9.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，将前驱体与锂源混合，得到混合料；在含氧气氛中，将所述混合料依次进行烧结、破碎、筛分，得到所述正极活性材料；其中，所述前驱体为权利要求1-6中任一项所述前驱体。

10.一种正极片，其特征在于，包括权利要求8所述的正极活性材料。

11.一种电池，其特征在于，包括权利要求8所述正极活性材料；和/或，

技术总结
本发明提供一种三元正极材料前驱体及其制备方法和应用。所述前驱体具有核壳结构，所述核壳结构包括内核、第一包覆层、第二包覆层；所述内核的至少部分外表面设置有所述第一包覆层；所述第一包覆层的至少部分外表面设置有所述第二包覆层；所述内核的孔隙率K<subgt;1</subgt;、所述第一包覆层的孔隙率K<subgt;2</subgt;、所述第二包覆层的孔隙率K<subgt;3</subgt;满足如下关系：2＜K<subgt;1</subgt;/K<subgt;2</subgt;＜30；1＜K<subgt;3</subgt;/K<subgt;2</subgt;＜20。

技术研发人员：黄晓笑,郭小花,于建
受保护的技术使用者：宁波容百新能源科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/24