一种内部孔隙可控的前驱体及其正极材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种内部孔隙可控的前驱体及其正极材料的制备方法，属于锂离子电池技术领域，本发明专利技术使用多釜串联方式，在不同的釜中使用不同浓度的金属盐溶液，达到控制内部孔隙的目的；同时将碱金属溶液和络合剂通入底液，在惰性气体保护下进行连续的共沉淀反应，制备得到前驱体材料；由于不同釜内粒径不同，通过调控孔隙实现内核疏松、外壳致密的效果，其中内核孔隙率在5％～10％，外壳孔隙增加率在1％～5％，总孔隙率在1％～15％；且由该材料制备得到的正极材料有利于混锂烧结过程中Li离子的扩散和电解液的渗入，极大提高了材料的倍率性能和循环稳定性能，5C循环300周后容量保持率在98.1％以上。在98.1％以上。在98.1％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种内部孔隙可控的前驱体及其正极材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种内部孔隙可控的前驱体及其正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]正极材料是锂离子电池中最为重要的组成部分，关乎着锂离子电池的容量、倍率、安全性能、循环次数、使用寿命等性能参数和产品价格。
[0003]目前具有孔隙结构的正极材料被越来越多地关注和研究。多孔正极材料具有以下优点：一方面多孔材料可以储存更多的电解液提高充放电过程中的循环性能；另一方面，多孔结构可以在锂离子电池过充条件下提供更多储存容纳空间，提高其安全性能。
[0004]现有申请号为CN201910230383.4的专利提供了一种高容量单晶型三元正极材料制备方法，采用共沉淀法制备核壳结构的镍钴锰氢氧化物前驱体，造核初期通过间歇式通入定量的碳酸氢盐来制备疏松多孔的内核，造核结束，通过大幅度下调转速和提高pH来制备疏松的薄片状外壳，同时在核壳转变阶段，加入分散剂有效防止转速下调导致壳之间的团聚。该方法，工艺流程长，增加了生产负担，生产效率不高。<br/>[0005]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、配制总金属浓度为0.5～2.5mol/L的金属盐溶液，分别为盐溶液1、盐溶液2、盐溶液3、盐溶液4；配制浓度为1～10mol/L的碱溶液；配制浓度为3～10mol/L的氨水溶液；步骤2、通过计量泵将盐溶液1、碱溶液、氨水溶液通入到搅拌的反应釜A釜中，在惰性气体的保护下进行共沉淀反应，当A釜的粒径D
50
生长到3～5μm时，开始溢流到B釜；溢流至B釜容量70％～80％时，通过计量泵将盐溶液2、碱溶液、氨水溶液通入到搅拌的反应釜B釜中，在惰性气体的保护下进行共沉淀反应，当B釜的粒径D
50
生长到5～8μm时，开始溢流到C釜；溢流至C釜容量70％～80％时，通过计量泵将盐溶液3、碱溶液、氨水溶液通入到搅拌的反应釜C釜中，在惰性气体的保护下进行共沉淀反应，当C釜的粒径D
50
生长到8～11μm时，开始溢流到D釜；溢流至D釜容量70％～80％时，通过计量泵将盐溶液4、碱溶液、氨水溶液通入到搅拌的反应釜D釜中，在惰性气体的保护下进行共沉淀反应，当D釜的粒径D
50
生长到11～20μm时，持续溢流出前驱体浆料；每个反应釜通过提浓器控制固含量；步骤3、将步骤2所得前驱体浆料离心洗涤、烘干、筛分、除铁后得到内部孔隙可控的前驱体；步骤4、将步骤3所得内部孔隙可控的前驱体与锂源混合，经烧结后得到相应的正极材料。2.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液为硫酸盐、硝酸盐、氯化盐、醋酸盐中的至少一种；所述碱溶液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氩气的至少一种。3.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述A釜、B釜、C釜和D釜四个反应釜中的粒径未达到要求粒径时，通过提浓器排出相应反应釜中的清液，控制反应釜中的液位，且每个反应釜的固含量不超过500g/L。4.根据权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述A釜的反应条件为：pH值为11.0～13.0，氨浓度为2～20g/L，温度为40～80℃，搅拌速度为300～900r/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦金鑫，魏玲，梁国文，田新勇，高彦宾，
申请(专利权)人：陕西红马科技有限公司，
类型：发明
国别省市：