【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，特别是涉及一种镍钴锰三元前驱体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、为应对当今世界所面临的能源危机，新能源汽车逐渐被人们所关注。锂离子电池作为目前最佳的电能储存介质，已经在便携式电池和动力电池等领域得到广泛使用和研究。然而，市场对动力锂离子电池提出了更高的要求，能量密度高、安全性高、循环寿命长、热稳定性好、成本低成为评价动力电池的关键性能指标，尤其是能量密度和安全性问题。基于此，具备层状结构的高镍正极材料成为未来锂离子电池的首选。
2、为了进一步提高新能源电动汽车的续航里程，提高锂离子电池的体积能量密度成为一个关键因素。通过提高充放电电压或者进一步提高ni含量可以提高锂离子电池的比容量，但是传统的高镍三元前驱体平均粒径通常大于8μm，这是因为3μm-8μm的小颗粒前驱体普遍具有高于6m2/g的比表面积，会使制得的高镍单晶正极材料在长循环的过程中易产生二次微裂纹，导致结构坍塌，进而造成电化学性能恶化。因此，为了匹配高镍单晶正极材料的电化学性能需求，开发一种超低比表面积的小颗粒三元前驱体迫在眉睫。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种镍钴锰三元前驱体及其制备方法和应用；所述镍钴锰三元前驱体不仅具有5m2/g以下的超低比表面积，而且分散性和均匀性优异，用于制备正极材料可以降低正极材料的比表面积，从而提高电池的循环性能。
2、一种镍钴锰三元前驱体，包括内核以及由多个一次颗粒堆叠于所述内核表面形成的包覆层，所述内核的孔隙率大于
3、在其中一个实施例中，所述镍钴锰三元前驱体满足以下条件中的至少一个：
4、(1)所述内核的体积占所述镍钴锰三元前驱体体积的0.5％-4.0％；
5、(2)所述镍钴锰三元前驱体的粒径小于或等于8μm；
6、(3)所述包覆层的孔隙率小于或等于1.5％；
7、(4)所述内核的孔隙率为1％-5％；
8、(5)所述镍钴锰三元前驱体的k90为0.50-0.55。
9、在其中一个实施例中，所述镍钴锰三元前驱体的粒径为3μm-8μm。
10、在其中一个实施例中，所述一次颗粒由多个片状结构层叠得到，所述一次颗粒在所述片状结构层叠方向上的厚度为300nm-500nm。
11、在其中一个实施例中，所述镍钴锰三元前驱体的分子通式为nixcoymnz(oh)2，其中x+y+z＝1，且0.8≤x≤0.9，0<y≤0.2，0<z≤0.2。
12、一种如上所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，包括如下步骤：
13、采用可溶性的镍盐、钴盐和锰盐配制得到混合金属盐溶液，以及，采用第一氨水、第一碱液和水配制得到底液；
14、将所述混合金属盐溶液、第二氨水和第二碱液连续加入到所述底液中进行共沉淀反应，当产物的d50粒径达到目标尺寸后，反应完成，得到镍钴锰三元前驱体；
15、其中，所述共沉淀反应包括第一反应阶段、第二反应阶段和第三反应阶段，并满足以下条件：
16、(1)所述第二反应阶段的ph值小于所述第一反应阶段的ph值，所述第三反应阶段的ph值小于所述第一反应阶段的ph值；
17、(2)搅拌转速从所述第三反应阶段开始随产物粒径的增大梯度降低。
18、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应满足以下条件中的至少一个：
19、(1)所述第三反应阶段的ph值小于或等于所述第二反应阶段的ph值；
20、(2)所述第一反应阶段的搅拌转速大于或等于所述第二反应阶段的搅拌转速；
21、(3)所述混合金属盐溶液的流量从所述第二反应阶段开始升高，所述第一反应阶段中所述混合金属盐溶液的流量小于所述第三反应阶段中所述混合金属盐溶液的流量；
22、(4)所述第一反应阶段的氨值大于或等于所述第二反应阶段的氨值，所述第二反应阶段的氨值大于或等于所述第三反应阶段的氨值；
23、(5)所述第一反应阶段、第二反应阶段和第三反应阶段均在碱性条件下进行。
24、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应满足以下条件中的至少一个：
25、(1)所述第一反应阶段的ph值与所述第二反应阶段ph值的差值为0.3-0.5，所述第三反应阶段的ph值等于所述第二反应阶段的ph值；
26、(2)所述第三反应阶段中，产物的粒径每增大0.5μm-1μm，调控搅拌转速降低20rpm-30rpm，所述第一反应阶段的搅拌转速等于所述第二反应阶段的搅拌转速；
27、(3)所述第二反应阶段中所述混合金属盐溶液的流量与所述第一反应阶段中所述混合金属盐溶液的流量的差值小于或等于15l/h，提升速率小于或等于1.3l/h，所述第三反应阶段中所述混合金属盐溶液的流量等于所述第二反应阶段结束时所述混合金属盐溶液的流量；
28、(4)所述第二反应阶段的氨值等于所述第三反应阶段的氨值。
29、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
30、(1)所述第一反应阶段的ph值为11.3-12.6，氨值为2.0g/l-10.0g/l，搅拌转速为330rpm-600rpm，所述混合金属盐溶液的流量为2l/h-30l/h；
31、(2)所述第二反应阶段的ph值为11.1-12.2，氨值为2.0g/l-10.0g/l，搅拌转速为330rpm-600rpm，所述混合金属盐溶液的流量为2l/h-40l/h；
32、(3)所述第三反应阶段的ph值为11.1-12.2，氨值为2.0g/l-10.0g/l，搅拌转速为100rpm-550rpm，所述混合金属盐溶液的流量为15l/h-40l/h。
33、在其中一个实施例中，所述第一反应阶段的时间占所述共沉淀反应总时间的0.5％-1.5％，所述第二反应阶段的时间占所述共沉淀反应总时间的16％-25％。
34、在其中一个实施例中，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
35、(1)反应液中通入液下氮气流量为100l/h-800l/h；
36、(2)反应液中通入液下空气流量小于或等于300l/h；
37、(3)反应温度为40℃-75℃；
38、(4)所述第二氨水的浓度为1.0mol/l-12.0mol/l；
39、(5)所述第二碱液的浓度为1.0mol/l-13.0mol/l。
40、在其中一个实施例中，所述混合金属盐溶液满足以下条件中的至少一个：
41、(1)所述混合金属盐溶液中混合金属盐的总浓度为1.2mol/l-2.7mol/l；
42、(2)所述混合金属盐溶液中镍离子的摩尔百分比为80％-90％，钴离子的摩尔百分比小于或等于2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种镍钴锰三元前驱体，其特征在于，包括内核以及由多个一次颗粒堆叠于所述内核表面形成的包覆层，所述内核的孔隙率大于所述包覆层的孔隙率，所述内核的粒径小于或等于1μm，所述内核的半径与所述包覆层的厚度之比小于或等于1:2.75。
2.根据权利要求1所述的镍钴锰三元前驱体，其特征在于，所述镍钴锰三元前驱体满足以下条件中的至少一个：
3.根据权利要求2所述的镍钴锰三元前驱体，其特征在于，所述镍钴锰三元前驱体的粒径为3μm-8μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的镍钴锰三元前驱体，其特征在于，所述一次颗粒由多个片状结构层叠得到，所述一次颗粒在所述片状结构层叠方向上的厚度为300nm-500nm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的镍钴锰三元前驱体，其特征在于，所述镍钴锰三元前驱体的分子通式为NixCoyMnz(OH)2，其中x+y+z＝1，且0.8≤x≤0.9，0<y≤0.2，0<z≤0.2。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要
8.根据权利要求7所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应满足以下条件中的至少一个：
9.根据权利要求8所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
10.根据权利要求6所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述第一反应阶段的时间占所述共沉淀反应总时间的0.5％-1.5％，所述第二反应阶段的时间占所述共沉淀反应总时间的16％-25％。
11.根据权利要求6-10任一项所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述共沉淀反应还满足以下条件中的至少一个：
12.根据权利要求6-10任一项所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述混合金属盐溶液满足以下条件中的至少一个：
13.根据权利要求6-10任一项所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述底液满足以下条件中的至少一个：
14.一种由如权利要求1-5任一项所述的镍钴锰三元前驱体制得的正极材料。
15.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求14所述的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种镍钴锰三元前驱体，其特征在于，包括内核以及由多个一次颗粒堆叠于所述内核表面形成的包覆层，所述内核的孔隙率大于所述包覆层的孔隙率，所述内核的粒径小于或等于1μm，所述内核的半径与所述包覆层的厚度之比小于或等于1:2.75。
2.根据权利要求1所述的镍钴锰三元前驱体，其特征在于，所述镍钴锰三元前驱体满足以下条件中的至少一个：
3.根据权利要求2所述的镍钴锰三元前驱体，其特征在于，所述镍钴锰三元前驱体的粒径为3μm-8μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的镍钴锰三元前驱体，其特征在于，所述一次颗粒由多个片状结构层叠得到，所述一次颗粒在所述片状结构层叠方向上的厚度为300nm-500nm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的镍钴锰三元前驱体，其特征在于，所述镍钴锰三元前驱体的分子通式为nixcoymnz(oh)2，其中x+y+z＝1，且0.8≤x≤0.9，0<y≤0.2，0<z≤0.2。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵子涵，蔡增富，邱天，周文杰，夏吉利，吴国君，刘梅红，
申请(专利权)人：华友新能源科技衢州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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