【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池领域，具体涉及一种含锂前驱体材料及其制备方法和锂离子正极材料。
技术介绍
1、目前，常规层状锂离子电池正极材料主要采用正极材料前驱体与锂源(一般为碳酸锂)混合后经过高温固相反应制得。在整个正极材料生产制造工艺中，包含碳酸锂的制造、正极材料前驱体的制造、碳酸锂与正极材料前驱体混合后烧结等工序(见图1)，整个生产制造工艺存在下面两个问题：
2、第一、废水排放量大，废水处理成本高。生产制造过程中废水产生的主要阶段包括碳酸锂制造过程和常规前驱体制造过程。碳酸锂制造过程中，锂盐溶液与沉淀剂溶液进行沉淀反应获得的沉淀经过洗涤制备碳酸锂，洗涤过程产生大量洗涤废水。常规前驱体制造过程中，金属盐溶液与沉淀剂溶液进行沉淀反应获得的沉淀经过洗涤制备常规前驱体，洗涤过程产生大量洗涤废水。
3、第二、碳酸锂与前驱体混合不均匀。不同类型粉体的表面特性不同，存在天然的混合不均匀的问题。同时，前驱体与碳酸锂的粉体粒径均在微米尺度，前驱体与碳酸锂之间只能达到面相微米级混合。锂元素与前驱体内部其他金属元素存在较长的离子扩散和迁移路径，离子迁移阻力大，反应活化能高，需要更高的烧结温度和更高的氧气分压才能保证固相反应顺利进行，氧耗能耗高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于，针对现有技术的不足，提供一种含锂前驱体材料，锂元素与其它金属元素呈体相分子级分散，均匀性更好，制备正极材料时离子迁移阻力小，反应活化能较低，氧耗能耗低小。
2、为了实现上述目的，本专利
3、一种含锂前驱体材料，其化学式为lixmyd，m为ni、co、mn、al、mg中的至少一种，d为co32-、oh-、c2o42-中的一种或几种；其中，0.2<x<0.9，0.25<y<0.9，0.5<x/y<1.5；所述含锂前驱体材料的2θ衍射角在铜靶kα1的xrd图谱中具有以下特征峰，特征峰p1：20°～22°、特征峰p2：31°～33°，特征峰p1与特征峰p2的峰强度满足以下关系式：0＜(p1/p2)≤10。
4、本专利技术提供一种含锂前驱体材料，锂元素与其它金属元素呈体相分子级分散，均匀性更好，制备正极材料时离子迁移阻力少，反应活化能较低，氧耗能耗低小。m为金属离子，可以包括镍、钴、锰、铝、镁中的一种或几种。其中，d为阴离子基团，可以为co32-、oh-、c2o42-阴离子中的一种或几种。通过设置一定的比例制备含锂前驱体材料，以此含锂前驱体制备的正极材料具有良好的晶相结构稳定性。其中，x的取值可以为0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85。y的取值可以为0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85。x/y的取值可以为0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4。本专利技术的含锂前驱体材料具有两个明显的特征峰p1与p2，这两个特征峰的峰强比值0＜(p1/p2)≤10，具体可以为0.01、0.05、0.1、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10等。
5、其中，所述含锂前驱体材料中li元素的质量分数为2.5wt％～6.5wt％，m的质量分数为25wt％～60wt％，d的质量分数为40wt％～75wt％。优选地，li元素的质量分数为2.5wt％、3wt％、3.2wt％、3.7wt％、4wt％、4.5wt％、5wt％、5.5wt％、6wt％、6.5wt％。m的质量分数为25wt％、28wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％。上述质量分数的测试条件为：前驱体粉体在120℃真空烘箱中热处理4h恒重，真空条件下冷却至室温，测试前样品抽真空密封保存。li元素及m的质量分数由icp测得，阴离子的质量分数由100％减去li元素及m的质量分数计算获得。
6、其中，所述含锂前驱体材料的d50的中值粒径为1.5～15μm。优选地，含锂前驱体材料的d50的中值粒径可以为1.5μm、2μm、2.5μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、13μm、15μm。
7、其中，所述含锂前驱体材料的dsc图谱中在100℃～350℃之间具有至少两个吸热峰。吸热峰的个数可以是两个、三个、四个、五个、六个以上。
8、本专利技术的目的之二在于：相对现有工艺，提供一种含锂前驱体材料的制备方法，能够减少废水排放量，降低废水处理成本(见图2)，而且通过本制备方法在锂元素与其它金属离子通过液相共沉淀形成的前驱体中实现锂离子与其他金属离子体相分子级分散，因此制得的前驱体材料中锂元素与其它金属元素混合均匀，相互分散效果好，反应活化能低，以该前驱体制造正极材料时氧耗能耗小。
9、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
10、一种含锂前驱体材料的制备方法，包括以下步骤：
11、步骤s1、配制金属盐溶液、锂盐溶液、沉淀剂溶液；
12、步骤s2、在保护性气氛下，将助剂加入溶剂中搅拌混合作为反应底液，将金属盐溶液、锂盐溶液和沉淀剂溶液滴加至反应底液反应得到沉淀产物；
13、步骤s3、将沉淀产物陈化，过滤，洗涤，干燥得到含锂前驱体材料。
14、本专利技术的含锂前驱体材料通过锂离子与其他金属元素在液相环境中发生共沉淀反应获得，所得的前驱体中各沉淀金属元素均匀分散。相对与传统的前驱体与锂源固相混合工艺，混合均匀性更好；相对于传统的正极制造工艺，减少一道沉淀洗涤工序，从而减少废水排放量，整体废水排放少。由于本专利技术获得的含锂前驱体通过金属元素共沉淀过程实现了锂元素与其他金属元素体相分子级混合，故进行固相反应制备正极材料时离子迁移路径变短，反应活性化能降低，有助于得到均一性更好，电化学性能更好的正极材料，同时氧耗能耗小。
15、其中，步骤s2中保护性气氛为惰性气氛、氮气气氛、氩气气氛或二氧化碳气氛中的一种，优选保护性气氛为二氧化碳气氛。保护性气体的流量为0.2l/min～50l/min，具体地，保护性气体的流量为0.2l/min、0.8l/min、3l/min、5l/min、8l/min、10l/min、14l/min、18l/min、20l/min、25l/min、30l/min、35l/min、40l/min、45l/min、50l/min，优选0.5～5l/min。步骤s2中溶剂为去离水。步骤s2中反应温度为25～90℃，具体地，反应温度为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃，优选40～70℃。反应时搅拌速率为50～2000rpm。反应时搅拌速率为50rpm、80rpm、90rpm、100rpm、120rpm、150rpm、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含锂前驱体材料，其特征在于，其化学式为LixMyD，M为Ni、Co、Mn、Al、Mg中的至少一种，D为CO32-、OH-、C2O42-中的一种或几种；其中，0.2<x<0.9，0.25<y<0.9，0.5<x/y<1.5；所述含锂前驱体材料的2θ衍射角在铜靶Kα1的XRD图谱下具有以下特征峰，特征峰P1：20°～22°、特征峰p2：31°～33°，特征峰p1与特征峰p2的峰强度满足以下关系式：0＜(p1/p2)≤10。
2.根据权利要求1所述的含锂前驱体材料，其特征在于，所述含锂前驱体材料中Li元素的质量分数为2.5wt％～6.5wt％，M的质量分数为25wt％～60wt％，D的质量分数为40wt％～75wt％。
3.根据权利要求1所述的含锂前驱体材料，其特征在于，所述含锂前驱体材料的D50的中值粒径为1.5～15μm。
4.根据权利要求1所述的含锂前驱体材料，其特征在于，所述含锂前驱体的DSC图谱中在100℃～350℃之间具有至少两个吸热峰。
5.如权利要求1～4中任一项所述的含锂前驱体
6.如权利要求5所述的一种含锂前驱体材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中金属盐溶液、锂盐溶液、沉淀剂溶液中溶质的摩尔比为1～3：0.5～2：0.5～2。
7.如权利要求5所述的一种含锂前驱体材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液、锂盐溶液和沉淀剂溶液的滴加速率为0.05ml/min～100ml/min。
8.如权利要求5所述的一种含锂前驱体材料的制备方法，其特征在于，所述金属盐溶液的溶质为钴、镍、锰、铝、镁的硫酸盐、氯化盐、硝酸盐和醋酸盐中的一种或多种。
9.如权利要求5所述的一种含锂前驱体材料的制备方法，其特征在于，所述锂盐溶液的溶质为硫酸锂、氯化锂、硝酸锂、亚硫酸锂、氢氧化锂、氯酸锂、高氯酸锂、溴化锂、溴酸锂、碘化锂、硫氰酸锂、亚硝酸锂、甲酸锂、醋酸锂、碳酸锂、柠檬酸锂、草酸锂中的一种或多种。
10.如权利要求5所述的一种含锂前驱体材料的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂溶液的溶质为锂、钠、钙、钾的碳酸盐、氢氧化盐、草酸盐、柠檬酸盐、碳酸氢盐中的一种或几种。
11.一种锂离子正极材料，其特征在于，由权利要求1～4中任一项所述的含锂前驱体材料制得。
...【技术特征摘要】
1.一种含锂前驱体材料，其特征在于，其化学式为lixmyd，m为ni、co、mn、al、mg中的至少一种，d为co32-、oh-、c2o42-中的一种或几种；其中，0.2<x<0.9，0.25<y<0.9，0.5<x/y<1.5；所述含锂前驱体材料的2θ衍射角在铜靶kα1的xrd图谱下具有以下特征峰，特征峰p1：20°～22°、特征峰p2：31°～33°，特征峰p1与特征峰p2的峰强度满足以下关系式：0＜(p1/p2)≤10。
2.根据权利要求1所述的含锂前驱体材料，其特征在于，所述含锂前驱体材料中li元素的质量分数为2.5wt％～6.5wt％，m的质量分数为25wt％～60wt％，d的质量分数为40wt％～75wt％。
3.根据权利要求1所述的含锂前驱体材料，其特征在于，所述含锂前驱体材料的d50的中值粒径为1.5～15μm。
4.根据权利要求1所述的含锂前驱体材料，其特征在于，所述含锂前驱体的dsc图谱中在100℃～350℃之间具有至少两个吸热峰。
5.如权利要求1～4中任一项所述的含锂前驱体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：徐健，赵孝连，王锋华，方刚，李诗文，
申请(专利权)人：高点深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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