二元前驱体及其制备方法、锂离子电池正极材料、锂离子电池和用电设备技术

本申请提供一种二元前驱体及其制备方法、锂离子电池正极材料、锂离子电池和用电设备。二元前驱体，包括内层区域和设置在内层区域表面的外层区域；内层区域包括呈蜂窝状排列的一次颗粒，外层区域包括呈放射状排列的一次颗粒。其制备方法包括：将包括络合剂、氢氧化物和水在内的物料混合得到底液，然后向底液内同时持续加入络合剂、氢氧化物和镍锰二元混合盐溶液，在搅拌条件下共沉淀反应得到二元前驱体。锂离子电池正极材料，其原料包括二元前驱体。锂离子电池，其原料包括所述的锂离子电池正极材料。用电设备，包括锂离子电池。本申请提供的前驱体制得的正极材料，容量大，循环保持率高，充放电速度快。充放电速度快。充放电速度快。

【技术实现步骤摘要】
二元前驱体及其制备方法、锂离子电池正极材料、锂离子电池和用电设备


[0001]本申请涉及新材料领域，尤其涉及一种二元前驱体及其制备方法、锂离子电池正极材料、锂离子电池和用电设备。

技术介绍

[0002]锂电池是现阶段重点发展的战略产业，在新能源汽车、电动车、手机等产业广泛应用，前驱体正极材料具有成本低、电容量大、循环性能优秀，综合性能良好等优点。
[0003]由于全球范围中金属钴的储量较少，在不考虑循环利用的情况下，只可供人类消耗消耗40年，并且价格较为昂贵。出于降低成本以及未来可以大规模使用的考虑，无钴的二元前驱体研究已势在必行。
[0004]现有无钴前驱体存在着循环和倍率性能的缺陷，因此需要研发一种能够弥补缺少钴元素所带来的循环和倍率性能缺陷的前驱体。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种二元前驱体及其制备方法、锂离子电池正极材料、锂离子电池和用电设备，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
[0007]一种二元前驱体，包括内层区域和设置在所述内层区域表面的外层区域；
[0008]所述内层区域包括呈蜂窝状排列的一次颗粒，所述外层区域包括呈放射状排列的一次颗粒。
[0009]优选地，所述内层区域的孔隙率为5％
‑
18％；
[0010]优选地，所述外层区域的孔隙率为10％
‑
20％；
[0011]优选地，所述内层区域厚度与所述外层区域厚度的比为0.8
>‑
1.5；
[0012]优选地，所述二元前驱体的比表面积为14
‑
25m2/g；
[0013]优选地，所述二元前驱体的粒径D50为3
‑
5μm；
[0014]优选地，所述二元前驱体的粒径D90/D50为1.4
‑
1.8。
[0015]优选地，所述二元前驱体的化学式为Ni
x
Mn
y
(OH)2，其中，x+y＝1，1＞x≥0.7，0.3≥y＞0。
[0016]本申请还提供一种所述的二元前驱体的制备方法，包括：
[0017]将包括络合剂、氢氧化物和水在内的物料混合得到底液，然后向底液内同时持续加入络合剂、氢氧化物和镍锰二元混合盐溶液，在搅拌条件下共沉淀反应得到所述二元前驱体。
[0018]优选地，所述镍锰二元混合盐溶液包括可溶性镍盐和锰盐；
[0019]优选地，所述可溶性镍盐包括硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍中的一种或多种；
[0020]优选地，所述锰盐包括硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种或多种；
[0021]优选地，所述镍锰二元混合盐溶液的浓度为0.5
‑
2mol/L；
[0022]优选地，所述镍锰二元混合盐溶液的加入速度为3
‑
5L/h；
[0023]优选地，所述络合剂包括碳酸氢铵、碳酸铵、氨水中的一种或多种；
[0024]优选地，所述络合剂的浓度为5
‑
10mol/L；
[0025]优选地，所述络合剂的加入速度为0.01
‑
0.5L/h；
[0026]优选地，所述氢氧化物包括氢氧化钠和/或氢氧化钾；
[0027]优选地，所述氢氧化物的加入速度为1.2
‑
2.0L/h；
[0028]优选地，所述氢氧化物的加入速度逐步增大。
[0029]优选地，所述底液的制备方法包括：
[0030]先将水预热，然后加入所述络合剂和所述氢氧化物；
[0031]优选地，所述预热的温度终点为45
‑
65℃；
[0032]优选地，所述共沉淀反应的pH为11
‑
12；
[0033]优选地，所述搅拌的速率为400
‑
1000r/min。
[0034]优选地，所述二元前驱体的制备方法还包括后处理，所述后处理包括：
[0035]将反应体系进行离心、洗涤固体物、除磁、干燥、过筛得到产品；
[0036]优选地，所述干燥的温度为90
‑
200℃，时间为10
‑
24h。
[0037]本申请还提供一种锂离子电池正极材料，其原料包括所述的二元前驱体。
[0038]本申请还提供一种锂离子电池，其原料包括所述的锂离子电池正极材料。
[0039]本申请还提供一种用电设备，包括所述的锂离子电池。
[0040]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
[0041]本申请提供的二元前驱体，内层区域包括呈蜂窝状排列的一次颗粒，外层区域包括呈放射状排列的一次颗粒；通过特殊的形貌提升电池容量、循环性能及倍率性能；该前驱体不含钴元素，成本低；
[0042]本申请提供的二元前驱体的制备方法，通过向底液内同时持续加入络合剂、氢氧化物和镍锰二元混合盐溶液，在搅拌条件下反应得到上述特殊形貌的前驱体；其具体原理为：反应前期pH会快速下降，导致内核一次颗粒呈疏松多孔的细片状，内层区域整体呈蜂窝状；后期pH升高会将一次颗粒细化，搅拌加上pH和络合剂的协同作用将外部一次颗粒呈现糊状并放射状排列，最终得到上述特殊形貌的前驱体；该工艺简单，成本低，得到的产品粒度分散性好；
[0043]本申请提供的锂离子电池正极材料，制备得到的锂离子电池，容量高、循环性能和倍率性能好。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0045]图1为实施例1得到的二元前驱体的扫描电镜图；
[0046]图2为图1的局部放大图；
[0047]图3为实施例1得到的二元前驱体的剖面电镜图；
[0048]图4为实施例2得到的二元前驱体的扫描电镜图；
[0049]图5为实施例2得到的二元前驱体的剖面电镜图；
[0050]图6为实施例3得到的二元前驱体的扫描电镜图；
[0051]图7为实施例3得到的二元前驱体的剖面电镜图；
[0052]图8为对比例1得到的二元前驱体的扫描电镜图；
[0053]图9为对比例1得到的二元前驱体的剖面电镜图；
[0054]图10为对比例2得到的二元前驱体的扫描电镜图；
[0055]图11为对比例2得到的二元前驱体的剖面电镜图。
具体实施方式
[0056]如本文所用之术语：
[0057]“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二元前驱体，其特征在于，包括内层区域和设置在所述内层区域表面的外层区域；所述内层区域包括呈蜂窝状排列的一次颗粒，所述外层区域包括呈放射状排列的一次颗粒。2.根据权利要求1所述的二元前驱体，其特征在于，所述内层区域的孔隙率为5％
‑
18％；优选地，所述外层区域的孔隙率为10％
‑
20％；优选地，所述内层区域厚度与所述外层区域厚度的比为0.8
‑
1.5；优选地，所述二元前驱体的比表面积为14
‑
25m2/g；优选地，所述二元前驱体的粒径D50为3
‑
5μm；优选地，所述二元前驱体的粒径D90/D50为1.4
‑
1.8。3.根据权利要求1所述的二元前驱体，其特征在于，其化学式为Ni
x
Mn
y
(OH)2，其中，x+y＝1，1＞x≥0.7，0.3≥y＞0。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述的二元前驱体的制备方法，其特征在于，包括：将包括络合剂、氢氧化物和水在内的物料混合得到底液，然后向底液内同时持续加入络合剂、氢氧化物和镍锰二元混合盐溶液，在搅拌条件下共沉淀反应得到所述二元前驱体。5.根据权利要求4所述的二元前驱体的制备方法，其特征在于，所述镍锰二元混合盐溶液包括可溶性镍盐和锰盐；优选地，所述可溶性镍盐包括硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍中的一种或多种；优选地，所述锰盐包括硫酸锰、硝酸锰、乙酸锰中的一种或多种；优选地，所述镍锰二元混合盐溶液的浓度为0.5
‑
2mol/L；优选地，所述镍锰二元...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟珺文，沙金，訚硕，欧宁，张磊，王乐，张雨英，伍兴科，王一乔，艾延龄，
申请(专利权)人：中伟新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：