正极材料前驱体及其制备方法、正极材料及其制备方法、正极和电池技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种正极材料前驱体及其制备方法、正极材料及其制备方法、正极和电池；所述前驱体为单一晶体结构，其化学式为GYz，其中，所述G为AxByC(1‑x‑y)，A、B、C为三种不同的过渡金属元素，0≤x≤1，0≤y≤1，0＜x+y≤1；所述Y为非金属阴离子，且z＞0。相比于现有技术，本发明专利技术通过优先制备得到上述单一晶相结构的前驱体粒径分布均匀，形貌呈现正多面体的一次颗粒，晶体结构完整，没有团聚的二次颗粒，而将该前驱体与锂源混合并烧结，制备得到的正极材料，用于锂离子电池正极，能量密度大大提升，同时电池具有良好的倍率性能和循环性能。

Precursor of cathode material and its preparation method, cathode material and preparation method, cathode and battery

The invention relates to the technical field of lithium ion batteries, in particular to a cathode material precursor and its preparation method, cathode material and its preparation method, cathode and battery; the precursor is a single crystal structure and its chemical formula is GYz, in which the G is A x B y C (1_x_y), A, B and C are three different transition metal elements, 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < x + y < 1; It is a non-metallic anion with Z > 0. Compared with the existing technology, the precursor of the single crystal structure has uniform particle size distribution, regular polyhedral primary particle morphology, complete crystal structure and no agglomerated secondary particle. The precursor is mixed with lithium source and sintered to prepare cathode material for lithium ion battery cathode, which can greatly improve energy density and electro-electricity. The pool has good rate performance and cycle performance.

【技术实现步骤摘要】
正极材料前驱体及其制备方法、正极材料及其制备方法、正极和电池
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池正极材料前驱体及其制备方法、正极材料及其制备方法、正极和电池。
技术介绍
正极材料作为动力电池的核心原材料，直接影响动力电池的能量密度、安全性、循环寿命等性能。常见的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍酸锂和三元材料LiNixCoyM1-x-yO2(M为Mn、Al或其他元素)。其中，钴酸锂压实密度高、充放电电压高，但钴资源稀少、成本较高，在3C、无人机、航模等小型电池领域广泛应用。锰酸锂主要指尖晶石结构的LiMn2O4，其安全性好、价格低，但比容量低、高温下容量衰减严重。磷酸铁锂为橄榄石结构，其安全性和循环性能好、成本较低，但能量密度低、放电电压低(3.4V)、低温性能差。镍酸锂比容量高，但制备困难，安全性和循环寿命极差，无法商业化应用。三元材料具有比容量高、循环性能较好、原料成本较低等优点，但随着镍含量的提高，在比容量升高的同时，循环性能和安全性能也相应的恶化。因此，虽然三元材料尤其是高镍三元材料的比容量高，但实际应用时仍存在诸多缺陷，如安全性能、循本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极材料前驱体，其特征在于：所述前驱体为单一晶体结构，其化学式为GYz，其中，所述G为AxByC(1‑x‑y)，A、B、C为三种不同的过渡金属元素，0≤x≤1，0≤y≤1，0＜x+y≤1；所述Y为非金属阴离子，且z＞0。

【技术特征摘要】
1.一种正极材料前驱体，其特征在于：所述前驱体为单一晶体结构，其化学式为GYz，其中，所述G为AxByC(1-x-y)，A、B、C为三种不同的过渡金属元素，0≤x≤1，0≤y≤1，0＜x+y≤1；所述Y为非金属阴离子，且z＞0。2.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于：所述过渡金属元素占所述前驱体重量百分比为31.9～66.2％。3.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于：所述AxByC(1-x-y)中，0&lt;x＜1，0&lt;y＜1，0＜x+y＜1。4.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于：所述非金属阴离子为O2-、OH-、CH3COO-、C2O42-、CO32-、HCO3-中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于：所述前驱体的中值粒径D50为4～16μm。6.根据权利要求1所述的正极材料前驱体，其特征在于：所述前驱体的颗粒组成为单一晶相或单分散相的一次颗粒，单一颗粒粒径为5～12μm。7.一种权利要求1～6任一项所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)原料配制：将过渡金属可溶性盐按照金属量摩尔比例x:y:(1-x-y)配制成金属离子浓度为1～4mol/L的混合溶液；将沉淀剂配制成浓度为1～5mol/L的溶液；将pH调节剂配制成浓度为2～8mol/L的溶液；将高分子表面活性剂配制成浓度为0.1～10g/L的溶液；(2)加料反应：在含有去离子水的反应釜中加入高分子表面活性剂溶液，以500～1500rpm的搅拌速度搅拌20～80min后，用计量泵以2～50ml/min进料流速同时加入过渡金属可溶性盐溶液和沉淀剂溶液；(3)料浆的陈化和洗涤：当步骤(2)加料完成后，用计量泵以5～50ml/min进料流速加入pH调节剂溶液，调节pH值至7～10，陈化5～15h后排出至离心机进行洗涤过滤；(4)烘干：对步骤(3)所得过滤产物进行烘干，即得到正极材料前驱体。8.根据权利要求7所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述过渡金属可溶性盐为氯盐、硫酸盐、硝酸盐中的至少一种。9.根据权利要求7所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述金属量摩尔比例x:y:(1-x-y)中，0&lt;x＜1，0&lt;y＜1，0＜x+y＜1。10.根据权利要求7所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述沉淀剂为醋酸、醋酸钠、醋酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、草酸、草酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的至少一种。11.根据权利要求7所述的正极材料前驱体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述pH调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：李诗文，张建民，徐健，杨亮亮，农廷峰，闵婷，杨玉琴，
申请(专利权)人：高点深圳科技有限公司，贵州高点科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44