一种正极活性材料前驱体及其制备方法技术

本申请公开一种正极活性材料前驱体及其制备方法。正极活性材料前驱体包括化学式为Ni

【技术实现步骤摘要】
一种正极活性材料前驱体及其制备方法


[0001]本申请涉及新能源
，具体涉及一种正极活性材料前驱体及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，人们致力于研究开发清洁可再生能源，如风能、地热能、潮汐能等。而要使用这些可再生能源，需先将其进行储存，因此，储能装置便凸显出了其重要性。目前市场中的储能装置以电池为主，其中锂离子电池又占据主导地位。在锂离子电池的使用过程中，对其整体性能影响较大的是正极活性材料，因而如何制备出性能优良的正极活性材料就显得尤为重要。
[0003]富锂材料作为一种高比容量正极活性材料，近年来成为了研究热点，但是其存在一些固有的问题，如容量衰减快、电压降上升严重，这些问题严重制约了其广泛应用。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种正极活性材料前驱体及其制备方法，解决了目前富锂正极活性材料容量衰减快、电压降上升严重的问题。
[0005]根据本申请第一方面提供的正极活性材料前驱体，正极活性材料前驱体包括化学式为Ni
x
Mn
y
(OH)2的化合物，其中0.20＜x＜0.40，0.60＜y＜0.80，x+y＝1；正极活性材料前驱体满足如下特征中的至少一者：
[0006](a)正极活性材料前驱体的比表面积为B m2/g，满足：10≤B≤80；
[0007](b)正极活性材料前驱体的振实密度为T g/cm3，满足：0.8≤T≤1.8。
[0008]可选的，在本申请的其它实施例中，正极活性材料前驱体包括一次颗粒，一次颗粒为片层状，一次颗粒满足如下特征中的至少一者：
[0009](i)一次颗粒的长度为Sμm，满足：0.2≤S≤1；
[0010](ii)一次颗粒的厚度为Hμm，满足：0.01≤H≤0.2。
[0011]根据本申请第二方面提供的正极活性材料前驱体的制备方法，包括：
[0012]提供第一底液，第一底液包括溶剂、还原剂和络合剂；
[0013]在第一底液中加入镍源、锰源和沉淀剂进行搅拌，通入氮气，反应得到反应液；
[0014]将反应液分为两份并分别作为第二底液，在第二底液中加入镍源、锰源和沉淀剂进行搅拌，通入氮气，控制固含量，反应得到正极活性材料前驱体。
[0015]可选的，在本申请的其它实施例中，制备方法的条件满足如下特征：
[0016]3.5≤a
×
N
×
T
×
G/B≤100；
[0017]其中，0.5≤a≤1.5，N表示氮气的通气量，单位为L/min，G表示固含量，单位为g/L。
[0018]可选的，在本申请的其它实施例中，0＜N≤1；500≤G≤1000。
[0019]可选的，在本申请的其它实施例中，还原剂包括苯胺。
[0020]可选的，在本申请的其它实施例中，镍源包括硫酸镍、硝酸镍或氯化镍中的至少一种；和/或，
[0021]锰源包括硫酸锰、硝酸锰或氯化锰中的至少一种。
[0022]可选的，在本申请的其它实施例中，镍源和锰源的摩尔比为(0.2～0.4)：(0.6～0.8)。
[0023]根据本申请第三方面提供的正极活性材料，正极活性材料由上述的正极活性材料前驱体或上述的制备方法制得的正极活性材料前驱体形成。
[0024]可选的，在本申请的其它实施例中，正极活性材料包括化学式为Li
b
Ni
x
Mn
y
O
2.3
的化合物，其中，1.00＜b＜1.40。
[0025]根据本申请第四方面提供的电池，包括正极极片，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体上的正极活性材料层，正极活性材料层包括上述的正极活性材料。
[0026]根据本申请第五方面提供的用电装置，包括上述电池。
[0027]根据本申请实施例的正极活性材料前驱体，至少具有如下技术效果：
[0028]通过控制正极活性材料前驱体的比表面积和振实密度，可以调整正极活性材料前驱体一次颗粒的形貌以及适当调整一次颗粒的结合强度和结合方式，达到减少充放电过程中正极活性材料相变的目的，从而一方面可提升正极活性材料的比容量，另一方面可降低正极活性材料的电压降，最终达到提升电池的能量密度的目的。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本申请实施例1得到的正极活性材料前驱体的表面形貌的电镜表征测试图；
[0031]图2是本申请实施例2得到的正极活性材料前驱体的表面形貌的电镜表征测试图；
[0032]图3是是本申请实施例3得到的正极活性材料前驱体的表面形貌的电镜表征测试图；
[0033]图4是本申请提供的正极活性材料前驱体的截面形貌的电镜表征测试图；
[0034]图5是本申请提供的正极活性材料前驱体的制备方法流程图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0036]本说明书中，使用“～”来显示的数值范围，表示包含以在“～”前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。
[0037]本申请实施例提供一种正极活性材料前驱体及其制备方法。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
[0038]本申请第一方面提供一种正极活性材料前驱体，正极活性材料前驱体包括化学式为Ni
x
Mn
y
(OH)2的化合物，其中0.20＜x＜0.40，0.60＜y＜0.80，x+y＝1。
[0039]在本申请的一些实施例中，正极活性材料前驱体的比表面积为B m2/g，满足：10≤B≤80，例如可以为11、12、15、25、35、45、55、62、65、75或其中任意两个数组成的范围。在本申请的一些实施例中，20≤B≤70。在本申请的一些实施例中，30≤B≤50。通过控制正极活性材料前驱体的比表面积在此范围内，从而调控正极活性材料前驱体一次颗粒的形貌，以及一次颗粒的结合强度和结合方式，以此提升正极活性材料的综合性能。
[0040]在本申请的一些实施例中，正极活性材料前驱体的振实密度为T g/cm3，满足：0.8≤T≤1.8，例如可以为0.9、1.1、1.3、1.4、1.6或其中任意两个数组成的范围。在本申请的一些实施例中，1.0≤T≤1.5。在本申请的一些实施例中，1.2≤T≤1.7。通过合理控制正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料前驱体，其特征在于，所述正极活性材料前驱体包括化学式为Ni
x
Mn
y
(OH)2的化合物，其中0.20＜x＜0.40，0.60＜y＜0.80，x+y＝1；所述正极活性材料前驱体满足如下特征中的至少一者：(a)所述正极活性材料前驱体的比表面积为B m2/g，满足：10≤B≤80；(b)所述正极活性材料前驱体的振实密度为T g/cm3，满足：0.8≤T≤1.8。2.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱体，其特征在于，所述正极活性材料前驱体包括一次颗粒，所述一次颗粒为片层状，所述一次颗粒满足如下特征中的至少一者：(i)所述一次颗粒的长度为Sμm，满足：0.2≤S≤1；(ii)所述一次颗粒的厚度为Hμm，满足：0.01≤H≤0.2。3.一种如权利要求1或权利要求2所述的正极活性材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括：提供第一底液，所述第一底液包括溶剂、还原剂和络合剂；在所述第一底液中加入镍源、锰源和沉淀剂进行搅拌，通入氮气，反应得到反应液；将所述反应液分为两份并分别作为第二底液，在所述第二底液中加入所述镍源、所述锰源和所述沉淀剂进行搅拌，通入氮气，控制固含量，反应得到所述正极活性材料前驱体。4.根据权利要求3所述的正极活性材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法的条件满足如下特征：3.5≤a
×
N

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，张勇杰，李子郯，王涛，杨红新，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：