本发明专利技术提供了一种铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体及其制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：(1)将镍钴锰的混合盐溶液、铈盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液并流加入反应底液中，进行共沉淀反应，达到第一目标粒径后，停止反应；(2)在停止反应后的反应溶液中并流加入沉淀剂溶液、络合剂溶液和镁盐溶液，继续进行共沉淀反应，达到目标粒径后，结束反应，得到所述铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体；所述镍钴锰的混合盐溶液中，镍的摩尔量占比大于80％。本发明专利技术提供的制备方法，实现了掺杂元素在离子级别的掺杂水平；减少了相应制备流程，降低了成本，避免了掺杂元素出现波动而无法实现有效的调整，实现了铈的均匀掺杂以及镁的原位包覆。实现了铈的均匀掺杂以及镁的原位包覆。实现了铈的均匀掺杂以及镁的原位包覆。
【技术实现步骤摘要】
一种铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体及其制备方法和应用
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]锂离子电池具有能量密度高、功率密度高以及循环寿命长等优势，目前广泛应用于便携式电子设备和电气设备中。然而，电动汽车的市场竞争力在很大程度上取决于可充电锂离子电池的电化学性能，而电化学性能主要由正极材料所决定。高镍三元正极材料具有高的可逆容量，但是差的循环稳定性影响到它的实际应用，这些容量衰退的问题主要归因于边界反应，相变和机械降解。边界反应涉及到电极与电解质之间的副反应，例如SEI膜的形成就涉及到边界反应，这种反应会降低材料的比容量，当处于高电压状态时SEI膜的分解会促使电极与电解质进一步反应，进而加速电极材料性能的衰退。此外，三元锂正极材料的层状结构随Li离子的脱层而不稳定，其中Ni离子容易迁移到Li位点，造成锂镍混排的现象，三元锂正极材料的结构转变为NiO型岩盐结构，而对其进行掺杂和包覆，是目前较多的处理方法。
[0003]CN108550810A将镍钴铝前驱体和纳米级铈的化合物进行超高速混合，纳米级铈的化合物得到充分打散，进而提高元素的掺杂性，这种简单的物理混合方式往往难以实现纳米级或微米级的混合，得到的材料性能可能会导致局部的不稳定性。
[0004]CN108550810A将NiSO4、MnSO4、CoSO4、Ce(NO3)3制成混合溶液，然后加到NaOH溶液中，搅拌，静置沉淀，过滤，用水洗涤至中性，干燥，得到正极材料前驱体，进一步混锂烧结进行碳包覆，该方法将掺杂元素和主元素一锅混合，难以实现掺杂元素的灵活可调控性，直接将混合溶液滴加至NaOH溶液中不利于反应体系pH控制和前驱体生长控制。
[0005]将制备好的前驱体与掺杂元素化合物混合难以实现纳米级或微米级的混合，得到的材料性能可能会导致局部的不稳定性；掺杂元素和主元素一锅混合，难以实现掺杂元素的灵活可调控性，直接将混合溶液滴加至NaOH溶液中不利于反应体系pH控制和前驱体生长控制。
[0006]因此，如何有效地实现三元正极材料的掺杂和包覆，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体及其制备方法和应用。本专利技术在前驱体制备阶段进行了铈掺杂和镁包覆，利于实现掺杂元素在离子级别的掺杂水平，提高掺杂水平和包覆效果；铈掺杂与镁包覆在前驱体制备阶段完成，减少了相应制备流程，降低了成本，掺杂元素与主元素分开进料利于调整元素掺杂水平，避免掺杂元素出现波动而无法实现有效的调整，实现了铈的均匀掺杂以及镁的原位包覆。
[0008]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体的制备方法，所述制
备方法包括以下步骤：
[0010](1)将镍钴锰的混合盐溶液、铈盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液并流加入反应底液中，进行共沉淀反应，达到第一目标粒径后，停止反应；
[0011](2)在停止反应后的反应溶液中并流加入沉淀剂溶液、络合剂溶液和镁盐溶液，继续进行共沉淀反应，达到目标粒径后，结束反应，得到所述铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体；
[0012]其中，所述镍钴锰的混合盐溶液中，镍的摩尔量占比大于80％，例如81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％或90％等。
[0013]本专利技术在前驱体制备阶段进行了铈掺杂和镁包覆，利于实现掺杂元素在离子级别的掺杂水平，提高掺杂水平和包覆效果；铈掺杂与镁包覆在前驱体制备阶段完成，减少了相应制备流程，降低了成本，掺杂元素与主元素分开进料利于调整元素掺杂水平，避免掺杂元素出现波动而无法实现有效的调整，实现了铈的均匀掺杂以及镁的原位包覆。
[0014]优选地，所述镍钴锰的混合盐溶液中的金属的总摩尔量与所述铈盐溶液中铈的摩尔量之比为(460～1800):1，例如460:1、500:1、600:1、700:1、800:1、900:1、1000:1、1100:1、1200:1、1300:1、1400:1、1500:1、1600:1、1700:1或1800:1等。
[0015]本专利技术中，所述镍钴锰的混合盐溶液中的金属的总摩尔量与所述铈盐溶液中铈的摩尔量之比过小，不利于元素掺杂水平的提升，导致掺杂效果不明显，而摩尔量之比过大，又会影响材料整体的性能。
[0016]优选地，所述目标粒径与所述第一目标粒径的差值为0.5～1.2μm，例如0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm或1.2μm等。
[0017]本专利技术中，目标粒径与所述第一目标粒径的差值过小，表明镁的包覆过少，且很难实现均匀包覆，不利于形成完整的核壳结构，而差值过大，会导致包覆层过厚，影响材料的整体性能。
[0018]优选地，步骤(1)所述镍钴锰的混合盐溶液的进料速度为6～20L/h，例如6L/h、7L/h、8L/h、9L/h、10L/h、11L/h、12L/h、13L/h、14L/h、15L/h、16L/h、17L/h、18L/h、19L/h或20L/h等。
[0019]优选地，步骤(1)所述铈盐溶液的进料速度为0.1～6L/h，例如0.1L/h、0.5L/h、1L/h、2L/h、3L/h、4L/h、5L/h或6L/h等。
[0020]优选地，步骤(1)所述沉淀剂溶液的进料速度为1.2～7.4L/h，例如1.2L/h、2L/h L/h、3L/h L/h、4L/h L/h、5L/h L/h、6L/h L/h、7L/h或7.4L/h等。
[0021]优选地，步骤(1)所述络合剂溶液的进料速度为0.24～1.9L/h，例如0.24L/h、0.3L/h、0.5L/h、0.8L/h、1L/h、1.3L/h、1.5L/h、1.8L/h或1.9L/h等。
[0022]优选地，步骤(2)所述沉淀剂溶液的进料速度为1.2～7.4L/h，例如1.2L/h、2L/h L/h、3L/h L/h、4L/h L/h、5L/h L/h、6L/h L/h、7L/h或7.4L/h等。
[0023]优选地，步骤(2)所述络合剂溶液的进料速度为0.24～1.9L/h，例如0.24L/h、0.3L/h、0.5L/h、0.8L/h、1L/h、1.3L/h、1.5L/h、1.8L/h或1.9L/h等。
[0024]优选地，步骤(2)所述镁盐溶液的进料速度为6～20L/h，例如6L/h、7L/h、8L/h、9L/h、10L/h、11L/h、12L/h、13L/h、14L/h、15L/h、16L/h、17L/h、18L/h、19L/h或20L/h等。
[0025]优选地，步骤(1)所述镍钴锰的混合盐溶液的摩尔浓度为1.2～2.2mol/L，例如
1.2mol/L、1.3mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.6mol/L、1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将镍钴锰的混合盐溶液、铈盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液并流加入反应底液中，进行共沉淀反应，达到第一目标粒径后，停止反应；(2)在停止反应后的反应溶液中并流加入沉淀剂溶液、络合剂溶液和镁盐溶液，继续进行共沉淀反应，达到目标粒径后，结束反应，得到所述铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体；其中，所述镍钴锰的混合盐溶液中，镍的摩尔量占比大于80％。2.根据权利要求1所述的铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰的混合盐溶液中的金属的总摩尔量与所述铈盐溶液中铈的摩尔量之比为(460～1800):1。3.根据权利要求1或2所述的铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，所述目标粒径与所述第一目标粒径的差值为0.5～1.2μm。4.根据权利要求1
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3任一项所述的铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述镍钴锰的混合盐溶液的进料速度为6～20L/h；优选地，步骤(1)所述铈盐溶液的进料速度为0.1～6L/h；优选地，步骤(1)所述沉淀剂溶液的进料速度为1.2～7.4L/h；优选地，步骤(1)所述络合剂溶液的进料速度为0.24～1.9L/h；优选地，步骤(2)所述沉淀剂溶液的进料速度为1.2～7.4L/h；优选地，步骤(2)所述络合剂溶液的进料速度为0.24～1.9L/h；优选地，步骤(2)所述镁盐溶液的进料速度为6～20L/h。5.根据权利要求1
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4任一项所述的铈掺杂与镁包覆的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述镍钴锰的混合盐溶液的摩尔浓度为1.2～2.2mol/L；优选地，步骤(1)所述沉淀剂溶液的摩尔浓度为8～12mol/L；优选地，步骤(1)所述络合剂溶液的浓度为8～10mol/L；优选地，步骤(1)所述铈盐溶液的浓度为0.01～0.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁文芳，张坤，李聪，杨幸，许开华，范亮姣，吕豪，岳先锦，石佳敏，
申请(专利权)人：格林美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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