双层结构的锂离子电池用前驱体、正极材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双层结构的锂离子电池用前驱体、正极材料及制备方法，本发明专利技术通过使用不同的反应条件，制备出了一次颗粒在内部紧密堆积，在外部疏松堆积的产品。内部紧密堆积保证了颗粒的振实密度，而疏松的外部则能发挥更好的比容量和倍率性能，这有利于同时提高材料的比容量，倍率性能和能量密度；针对性的对材料内外部掺杂不同元素，同时提高材料内部的倍率性能和外部的循环稳定性；选择在共沉淀反应过程中直接加入掺杂元素，使掺杂元素能够在原子级别上均匀的分布在前驱体颗粒表层中，充分的发挥掺杂改性的作用。利用颗粒内外不同的结构和使用不同的掺杂元素，能有效的提高层状三元材料的综合性能。三元材料的综合性能。三元材料的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
双层结构的锂离子电池用前驱体、正极材料及制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池材料领域，具体涉及一种双层结构的锂离子电池用前驱体、正极材料及制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)因其能量密度高、自放电小、无记忆效应、循环寿命长、环境污染小等众多优点而被广泛应用在便携式电子产品、电动汽车和储能系统等领域。在目前的锂离子电池技术中，正极材料是锂离子电池的关键组成，其不仅作为电极材料参与电化学反应，同时还要充当锂离子源，它在很大程度上决定着电池的安全、性能、成本和寿命。
[0003]在常用的锂离子电池正极材料中，三元材料因其容量密度高、循环性能较好、成本相对较低等优点而成为近些年来研究的热点，发展迅速。随着锂离子电池应用场景的不断拓展与延伸，对锂离子电池的能量密度和倍率性能要求越来越高，以满足不同的设备和应用环境的使用需求。高能量密度往往与高的比容量和压实密度相关，而材料颗粒内部堆积紧密度对能量密度和倍率性能均有一定的影响。在一定条件下，颗粒内部堆积越疏松，电解液与材料之间的接触面越大，具有更多的反应位点，这有利于提高材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层结构的锂离子电池用前驱体，其特征在于，所述前驱体包括内核以及包覆在内核外表面的外层；内核的材料的化学式为Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
‑
a
M
a
(OH)2，其中，0.3＜x＜1，0＜y＜0.7，0＜a≤0.05，M为Mg、Ti、Y中的一种或几种；外层的材料的化学式为Ni
x
Co
y
Mn1‑
x
‑
y
‑
b
N
b
(OH)2，其中，0.3＜x＜1，0＜y＜0.7，0＜b≤0.05，N为Zr、W、B、Al中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的双层结构的锂离子电池用前驱体，其特征在于，所述内核的平均粒度为2μm～10μm，所述外层的厚度为1μm～5μm。3.一种基于权利要求1或2所述的双层结构的锂离子电池用前驱体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)按照摩尔比Ni：Co：Mn：M为x：y：(1
‑
x
‑
y
‑
a)：a的比例将可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐、掺杂元素M对应的可溶性M盐混合，得到第一混合盐溶液，其中，0.3＜x＜1，0＜y＜0.7，0＜a≤0.05，掺杂元素M为Mg、Ti、Y中的一种或几种；(2)按照摩尔比Ni：Co：Mn：N为x：y：(1
‑
x
‑
y
‑
b)：b的比例将可溶性镍盐、可溶性钴盐、可溶性锰盐、掺杂元素N对应的可溶性N盐混合，得到第二混合盐溶液，其中，0.3＜x＜1，0＜y＜0.7，0＜b≤0.05，掺杂元素N为Zr、W、B、Al中的一种或几种；(3)将第一混合盐溶液、碱溶液、氨水分别加入到含有底液的反应釜中，向含有底液的反应釜中通入惰性气体后搅拌进行第一次共沉淀反应，得到平均粒度为2μm～10μm的第一浆料；第一次共沉淀反应的工艺条件为：反应温度为40℃～70℃、反应pH为11.5～12.5、氨浓度为15g/L～25g/L、搅拌速度为200rpm～250rpm；(4)将第二混合盐溶液、碱溶液、氨水分别加入到步骤(3)的反应釜中进行第二次共沉淀反应，当第一浆料的颗粒外层厚度为1μm～5μm时停止进料，陈化、离心洗涤、干燥，得到双层结构的锂离子电池用前驱体；第二次共沉淀反应的工艺条件为：反应温度为40℃～70℃、反应pH为11～11.5、氨浓度为30g/L～50g/L、搅拌速度为150rpm～200rpm。4.根据权利要求3所述的双层结构的锂离...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张坤，陈康，李聪，杨幸，薛晓斐，黎俊，孙海波，范亮姣，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：