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CN112919553B - 一种正极材料前驱体及其制备方法和应用 - Google Patents

一种正极材料前驱体及其制备方法和应用 Download PDF

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CN112919553B CN202110120828.0A CN202110120828A CN112919553B CN 112919553 B CN112919553 B CN 112919553B CN 202110120828 A CN202110120828 A CN 202110120828A CN 112919553 B CN112919553 B CN 112919553B
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Abstract

本发明属于电池材料技术领域，公开了一种正极材料前驱体及其制备方法和应用，该正极材料前驱体的化学式为NixCoyMnz(OH)2，其中0.2≤x≤1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.6，0.8≤x+y+z≤1；该正极材料前驱体呈片层堆叠状，该正极材料前驱体的粒度宽化系数为K，K≤0.85。本发明采用控制结晶法，结合Lamer成核生长的理论模型对前驱体的制备过程进行有效控制调节，所制备的前驱体具有粒度分布集中，活性晶面{010}占比高的形貌特征，在20C的倍率下，容量保持率还能达到91.33％。

Description

一种正极材料前驱体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种正极材料前驱体及其制备方法和应用。
背景技术
传统的镍氢、铅酸电源有效地实现了化学能向电能的转变，为各行各业的发展进步做出 了举足轻重的贡献，但同时也不可避免地产生了严重的环境问题。鉴于此，欧洲于2007年就 提出了禁止携带含有汞铅镉等金属物质金属进入欧洲的ROSH规范，以抑制镍、镉等造成的 环境污染。现阶段，以能量密度高、无记忆效应、使用寿命长兼具绿色环保的锂离子电池全 面替代传统的化学电池已是势在必行。要以混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV) 取代传统的燃油车。这就要求锂离子动力电池必须具备为汽车运行尤其是启动提供足够大的 输出功率的能力，同样对电源系统具有高功率输出特性需求的还包括快速启停的电动工具、 水中兵器及定向能武器设备等。与能量型正极材料不同，高功率型正极材料要求材料在大倍 率充放电时具有较高的输出功率，适用于高倍率充放电。
相关技术公开了一种中空结构的高功率正极材料的制备方法，其中空结构是通过将作为 前驱体核心的碳球在高温烧结过程中去除后实现的。显然，碳球直径的不同会导致最终烧结 后材料的空心结构的差异，从而导致材料的功率性能的不同；此外，碳球在烧结过程中会转 化成CO2气体，与前驱体烧结过程脱水产生的水蒸气集中释放会产生较强的应力，导致二次 球颗粒有开裂的风险。目前还公开了一种两步法制备兼具高功率和长循环的锂离子电池正极 材料的方法，其关键是先以改性MOFs(金属有机骨架化合物)材料为模板制备高功率型的 镍钴锰氧化物前驱体，再与锂源经高温烧结、破碎、水洗、烘干、包覆二烧得到最终的成品。 采用该方法制备的为正极材料性能优良，但工艺流程繁杂，而且MOFs材料制备过程中需要 使用苯类、长碳链烷基有机物作为乳化剂，容易造成环境污染。相关技术还有公开了一种具 有中空微球结构的高功率正极材料及其制备方法。有别于其他方法，在共沉淀法合成 NixCoyMnz(OH)2前驱体的过程中通过改变前驱体成核与生长阶段络合剂铵根离子的浓度制备 出中心部分为细小粒子外部壳层为稍大粒子的构成的前驱体，在与锂盐、添加剂在高温烧结 过程中内核粒子向外壳方向收缩，得到具有中空结构的正极材料。
不难发现，上述的高功率材料均具有表面疏松多孔、内部中空的结构特点。表面疏松的 结构使得电解液能够通过颗粒间的间隙渗透到中空结构内部，从而增大活性物质与电解液的 接触面积；而中空结构则能够有效降低锂离子的扩散距离，降低阻抗。两者相辅相成从而赋 予正极材料良好的功率性能。
目前，制备高功率材料的合成过程中，因前驱体存在内外结构差异，在烧结过程中易产 生扁塌。且由于此种材料为中空结构，其振实密度及压实密度较低，粒子强度不高，在极片 辊压时正极材料容易碎裂，这将破坏材料原有的结构并影响到材料的电性能。同时，由于材 料比表面积较大，虽有利于其输出功率的提高，但材料与电解液接触面积增大，副反应增加 而导致容量保持率低。
因此，亟需提供一种既具有高功率，又具有高的容量保持率的正极材料前驱体及锂离子 电池正极材料。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种正极 材料前驱体及其制备方法和应用；本发明采用控制结晶法，结合Lamer成核生长的理论模型 对前驱体的制备过程进行有效控制调节，所制备的前驱体具有粒度分布集中，活性晶面{010} 占比高的形貌特征。活性晶面比例越高，从而可以为锂离子的脱嵌提供更多的通道，提升正 极材料在高倍率下的充放电能力，进而实现锂离子电池的快充功能。因此，该锂离子电池正 极材料具有高功率、高容量保持率的优点。
一种正极材料前驱体，所述正极材料前驱体的化学式为NixCoyMnz(OH)2，其中0.2≤x≤1， 0≤y≤0.5，0≤z≤0.6，0.8≤x+y+z≤1；所述正极材料前驱体呈片层堆叠状，所述正极材料前驱体 的粒度宽化系数为K，K≤0.85。
优选地，所述K＝(Dv90-Dv10)/Dv50。
优选地，所述正极材料前驱体的活性晶面{010}晶面族占比为40～80％，所述正极材料前 驱体中活性晶面{010}晶面族是包括(010)，
Figure BDA0002921997110000021
(100)，(110)，
Figure BDA0002921997110000022
的活性晶面。
一种正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
配制镍钴锰的金属盐溶液，加入络合剂，再加入沉淀剂进行成核反应，调节镍钴锰的金 属盐溶液和络合剂的浓度，继续进行生长反应，过滤，陈化，干燥，即得所述正极材料前驱 体。
优选地，所述络合剂为氨水；所述沉淀剂为氢氧化钠或碳酸钠中的至少一种。
优选地，所述镍钴锰的金属盐溶液为镍钴锰金属元素对应的硫酸盐、硝酸盐、草酸盐或 盐酸盐中的至少一种。
优选地，所述成核反应中镍钴锰的金属盐溶液的浓度为0.5～2mol/L，所述生长反应中镍 钴锰的金属盐溶液的浓度为1.5～3mol/L。
优选地，所述成核反应中络合剂的浓度为0.5-2.5g/L，所述生长反应中络合剂的浓度为 2-5g/L。
优选地，所述成核反应的时间为24-50h，所述生长反应的时间为60-100h。
优选地，所述成核反应的温度为40℃-70℃，搅拌速度为100-800r/min。
一种锂离子电池正极材料，由包括所述的正极材料前驱体的原料制得。
优选地，所述锂离子电池正极材料的化学式为LiaNixCoyMnzMbO2，其中0.9≤a≤1.4， 0.2≤x≤1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.6，0≤b≤0.1，0.8≤x+y+z≤1，1≤a/(x+y+z)≤1.5；M为元素B、Al、 Mg、Zr、Ti、Fe、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、La、Ce、W、Ta中的至少 一种。
优选地，所述锂离子电池正极材料具有良好的高倍率放电性能，20C倍率下放电容量高 于0.1C放电容量的90％以上。
一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述正极材料前驱体、锂源和添加剂混合，进行一次烧结，粉碎，再进行二次烧结， 冷却，即得所述锂离子电池正极材料。
优选地，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种。
优选地，所述添加剂为元素B、Al、Mg、Zr、Ti、Fe、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、 Mo、Sn、Sb、La、Ce、W、Ta的氧化物中的至少一种。
优选地，所述前驱体中的金属和锂源中锂的摩尔比为1:(0.9-1.4)。
优选地，以前驱体重量计，所述添加剂的添加量为1000～6000ppm。
优选地，所述一次烧结的温度为700℃-950℃，时间为20-28h；所述二次烧结的温度为 300℃-600℃，时间为3-8h。
一种电池，包括上述的锂离子电池正极材料。
功率型锂离子电池正极材料要求高倍率充放电时锂离子仍具有较高的扩散迁移速度，确 保锂离子能够沿着理想的路径扩散迁移就尤为重要。常见的正极材料如NCM、NCA、LiCoO2均为层状结构，具有R-3m空间群结构，其中锂离子只能沿着二维平面进行扩散。当锂离子 扩散迁移方向与颗粒表面法向方向一致时，颗粒表面对应的晶面称之为锂离子扩散的活性晶 面。一次颗粒中活性晶面的比例越高，锂离子有效的扩散路径越多，材料的功率性越好，这 一观点已由大量的科技文献证实。此外，在R-3m结构的层状正极材料中，锂离子扩散迁移 的方向是与(003)晶面平行的，而镍钴锰氢氧化物中的垂直于(001)晶面取向的{010}晶面族是 有利于锂离子扩散的活性晶面。考虑到烧结过程中前驱体的形貌具有继承性，不难推断出前 驱体中活性晶面的比例越高，高温烧结产物中锂离子扩散的有效路径就越多。由此可知，获 得具有良好的高功率特性的正极材料的关键在于制备具有活性晶面占比高的前驱体。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
1、本发明采用控制结晶法，结合Lamer成核-生长理论模型，调节共沉淀反应过程中过 渡金属离子、络合剂的浓度，通过对到达临界过饱和浓度Cs的时间来控制前驱体晶核的成核 数量及所含活性晶面{010}晶面族的比例；在此基础上进一步通过调节临界过饱和浓度Cs与 最低成核浓度Cmin之间的反应时间控制晶核的生长，最终获得具有{010}晶面族活性晶面占 比高，活性晶面占比高达80％，粒度分布集中的前驱体。
2、由于前驱体在烧结过程中的形貌具有继承性，活性晶面{010}占比高的前驱体经过高 温烧结后仍极大地保持其形貌特征，从而为Li+的扩散迁移提供了更多的通道，发挥高功率特 性，即使在20C的倍率下，容量保持率还能达到91.33％。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的具有高占比活性晶面{010}的前驱体的结构示意图；
图2为本发明实施例1中制备的前驱体及高功率正极材料的SEM图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。 需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者 可以通过现有已知方法得到。
实施例1
本实施例的正极材料前驱体，其化学式为Ni0.5Co0.3Mn0.2(OH)2；前驱体呈明显的片层堆 叠状，前驱体的粒度宽化系数为K，K＝0.75。
本实施例的正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
按照Ni：Co：Mn摩尔比为5：3：2将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶于去离子水，配置成 浓度为0.5mol/L的金属液，调节络合剂氨水浓度为0.5g/L，并通过蠕动泵将金属液、氨水、NaOH一起加到反应釜中，控制反应温度为70℃，搅拌速度为200r/min，反应48h后将金属 液浓度切换至2mol/L、氨水浓度至2g/L，继续反应72h后停止，再经过固液分离、陈化、洗 涤、干燥与过筛后即得Ni0.5Co0.3Mn0.2(OH)2前驱体，前驱体的粒度宽化系数K＝0.75，微观形 貌如图2(a)所示。
本实施例的锂离子电池正极材料，由包括上述的正极材料前驱体的原料制得，其化学式 为Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(ZrAl)0.03O2。
本实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述正极材料前驱体与碳酸锂按照摩尔比1:1.15进行混合，掺杂元素M为1500ppmZr和1500ppmAl，过程中添加剂的掺杂元素对应的氧化物，混合均匀的物料在空气气氛810℃下烧结27h，经粉碎、包覆，在空气气氛下450℃二次烧结，保温6h，冷却后，即 得到锂离子电池正极材料Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(ZrAl)0.03O2，其微观形貌如图2(b)所示。
图1为本发明实施例1制备的具有高占比活性晶面{010}的前驱体的结构示意图，活性晶 面占比低(左图)，其活性晶面(010)，
Figure BDA0002921997110000051
(100)，(110)，
Figure BDA0002921997110000052
面积之和占长方体 的表面积偏低；活性晶面占比高(右图)，其活性晶面(010)，
Figure BDA0002921997110000053
(100)，(110)，
Figure BDA0002921997110000054
面积之和占长方体的表面积比例更高，意味着可以提供更多的锂离子扩散通道。
图2为本发明实施例1中制备的前驱体及高功率正极材料的SEM图，从图2(a)中可以看出，制备的前驱体具有粒度分布集中，活性晶面{010}占比高的形貌特征；从图2(b)中可 以看出，制备的锂离子电池正极材料经过高温烧结后仍极大地保持前驱体的形貌特征，从而 为Li+的扩散迁移提供了更多的通道，发挥高功率特性。
高倍率下正极材料的放电容量保持率越高，其功率性能越好。故将实施例1制备的Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(ZrAl)0.03O2正极材料制作成半电池在并在不同倍率下进行充放电测试以 表征其倍率性能。所制备的高功率型Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(ZrAl)0.03O2正极材料在不同倍率 下的容量保持率(相对于1C)如下表1所示。
表1
倍率 2C/1C 5C/1C 10C/1C 20C/1C
容量保持率(％) 98.21 95.84 92.37 88.19
从表1可以看出，实施例1的锂离子电池正极材料即使在20C下，其容量保持率还能达 到88.19％，说明其具有高功率特性。
实施例2
本实施例的正极材料前驱体，其化学式为Ni0.5Co0.5(OH)2；前驱体呈明显的片层堆叠状， 前驱体的粒度宽化系数为0.72，0.72＝(Dv90-Dv10)/Dv50。
本实施例的正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
按照Ni：Co摩尔比为5：5将醋酸镍、醋酸钴溶于去离子水，配置成浓度为1mol/L的金属液，调节络合剂氨水浓度为0.8g/L，并通过蠕动泵将金属液、氨水、NaOH一起加到反 应釜中，控制反应温度为60℃，搅拌速度为400r/min，反应30h后将金属液浓度切换至1.5mol/L、氨水浓度至2.5g/L，继续反应60h后停止，再经过固液分离、陈化、洗涤、干燥与过筛后即得Ni0.5Co0.5(OH)2前驱体，前驱体的粒度宽化系数K＝0.72。
本实施例的锂离子电池正极材料，由包括上述的正极材料前驱体的原料制得，其化学式 为Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(BSr)0.016O2。
本实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将前驱体与碳酸锂按照摩尔比1:1.25进行混合，掺杂元素M为600ppmB和1000ppmSr，过程中添加剂的掺杂元素对应的氧化物，混合均匀的物料在空气气氛790℃下烧 结18h，经粉碎、包覆，在空气气氛下550℃二次烧结，保温5h，冷却后，即得到锂离子电池正极材料Li1.25Ni0.5Co0.5(BSr)0.016O2。
将实施例2制备的高功率型Li1.25Ni0.5Co0.5(BSr)0.016O2正极材料制作成半电池在并在不 同倍率下进行充放电测试以表征其倍率性能。所制备的高功率型Li1.25Ni0.5Co0.5O2正极材料在 不同倍率下的容量保持率(相对于1C)如下表2所示。
表2
倍率 2C/1C 5C/1C 10C/1C 20C/1C
容量保持率(％) 98.76 97.88 94.93 91.33
从表2可以看出，实施例2的锂离子电池正极材料即使在20C下，其容量保持率还能达 到91.33％，说明其具有高功率特性。
实施例3
本实施例的正极材料前驱体，其化学式为Ni0.2Mn0.6(OH)2；前驱体呈明显的片层堆叠状， 前驱体的粒度宽化系数为0.73，0.73＝(Dv90-Dv10)/Dv50。
本实施例的正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
按照Ni：Mn摩尔比为2:6将醋酸镍、醋酸钴溶于去离子水，配置成浓度为0.5mol/L的 金属液，调节络合剂氨水浓度为2.5g/L，并通过蠕动泵将金属液、氨水、NaOH一起加到反应釜中，控制反应温度为40℃，搅拌速度为100r/min，反应48h后将金属液浓度切换至3mol/L、 氨水浓度至5g/L，继续反应100h后停止，再经过固液分离、陈化、洗涤、干燥与过筛后即得 Ni0.2Mn0.6(OH)2前驱体，前驱体的粒度宽化系数K＝0.73。
本实施例的锂离子电池正极材料，由包括上述的正极材料前驱体的原料制得，其化学式 为Li1.4Ni0.2Mn0.6(WTa)0.03O2。
本实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将前驱体与碳酸锂按照摩尔比1:1.4进行混合，掺杂元素M为2000ppmW和1000ppmTa，过程中添加剂的掺杂元素对应的氧化物，混合均匀的物料在空气气氛950℃下烧 结20h，经粉碎、包覆，在空气气氛下450℃二次烧结，保温5h，冷却后，即得到锂离子电池正极材料Li1.4Ni0.2Mn0.6(WTa)0.03O2。
将实施例3制备的Li1.4Ni0.2Mn0.6(WTa)0.03O2正极材料制作成半电池在并在不同倍率下 进行充放电测试以表征其倍率性能。所制备的高功率型Li1.4Ni0.2Mn0.6(WTa)0.03O2正极材料 在不同倍率下的容量保持率(相对于1C)如下表3所示。
表3
Figure BDA0002921997110000071
Figure BDA0002921997110000081
从表3可以看出，实施例3的锂离子电池正极材料即使在20C下，其容量保持率还能达 到87.59％，说明其具有高功率特性。
实施例4
本实施例的正极材料前驱体，其化学式为Ni0.8Mn0.2(OH)2；前驱体呈明显的片层堆叠状， 前驱体的粒度宽化系数为0.68，0.68＝(Dv90-Dv10)/Dv50。
本实施例的正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
按照Ni：Mn摩尔比为8:2将醋酸镍、醋酸钴溶于去离子水，配置成浓度为2mol/L的金 属液，调节络合剂氨水浓度为0.5g/L，并通过蠕动泵将金属液、氨水、NaOH一起加到反应釜中，控制反应温度为55℃，搅拌速度为300r/min，反应40h后将金属液浓度切换至2.5mol/L、 氨水浓度至4g/L，继续反应80h后停止，再经过固液分离、陈化、洗涤、干燥与过筛后即得Ni0.8Mn0.2(OH)2前驱体，前驱体的粒度宽化系数K＝0.68。
本实施例的锂离子电池正极材料，由包括上述的正极材料前驱体的原料制得，其化学式 为Li1.15Ni0.8Mn0.2(Mo)0.03O2。
本实施例的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将前驱体与碳酸锂按照摩尔比1:1.15进行混合，掺杂元素M为3000ppm Mo，过程 中添加剂的掺杂元素对应的氧化物，混合均匀的物料在空气气氛750℃下烧结30h，经粉碎、 包覆，在空气气氛下300℃二次烧结，保温8h，冷却后，即得到锂离子电池正极材料Li1.15Ni0.8Mn0.2(Mo)0.03O2。
将实施例4制备的Li1.15Ni0.8Mn0.2(Mo)0.03O2正极材料制作成半电池在并在不同倍率下 进行充放电测试以表征其倍率性能。所制备的高功率型Li1.15Ni0.8Mn0.2(Mo)0.03O2正极材料 在不同倍率下的容量保持率(相对于1C)如下表4所示。
表4
倍率 2C/1C 5C/1C 10C/1C 20C/1C
容量保持率(％) 97.90 96.83 93.53 90.19
从表4可以看出，实施例4的锂离子电池正极材料即使在20C下，其容量保持率还能达 到90.19％，说明其具有高功率特性。
对比例1
对比例1采用常规的共沉淀法制备前驱体，所制备的前驱体不具有高占比的{010}活性晶 面。
其锂离子电池正极材料制备方法包括如下步骤：
(1)按照Ni：Co：Mn摩尔比为5：3：2将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶于去离子水，配 置成浓度为2mol/L的金属液，调节络合剂氨水浓度为2g/L，并通过蠕动泵将金属液、氨水、NaOH一起加到反应釜中，控制反应温度为70℃，搅拌速度为200r/min，反应120h后停止， 再经过固液分离、陈化、洗涤、干燥与过筛后即得Ni0.5Co0.3Mn0.2(OH)2前驱体，前驱体的粒 度宽化系数K＝0.87；
(2)上述前驱体与碳酸锂按照摩尔比1:1.15进行混合，掺杂元素M为1500ppmZr和1500ppmAl，过程中添加剂的掺杂元素对应的氧化物，混合均匀的物料在空气气氛810℃下烧 结27h，经粉碎、包覆，在空气气氛下450℃二次烧结，保温6h，冷却后，即得到Zr和Al 共掺杂的Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(ZrAl)0.03O2正极材料。
将对比例1制备的Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(ZrAl)0.03O2正极材料制作成半电池在并在不同 倍率下进行充放电测试以表征其倍率性能。所制备的Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(ZrAl)0.03O2正极 材料在不同倍率下的容量保持率(相对于1C)如下表5所示。
表5
倍率 2C/1C 5C/1C 10C/1C 20C/1C
容量保持率(％) 86.37 82.44 76.49 67.23
从表5可以看出，对比例1的锂离子电池正极材料在20C下，其容量保持率只有67.23％， 说明其不具有高功率特性。
对比例2
本对比例的正极材料前驱体，其化学式为Ni0.5Co0.5(OH)2；前驱体呈明显的片层堆叠状， 前驱体的粒度宽化系数为0.90，0.90＝(Dv90-Dv10)/Dv50。
本对比例的正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
将Ni：Co摩尔比为5：5将醋酸镍、醋酸钴溶于去离子水，配置成浓度为1mol/L的金属液，调节络合剂氨水浓度为0.8g/L，并通过蠕动泵将金属液、氨水、NaOH一起加到反应 釜中，控制反应温度为60℃，搅拌速度为400r/min，反应120h停止，再经过固液分离、陈 化、洗涤、干燥与过筛后即得Ni0.5Co0.5(OH)2前驱体，前驱体的粒度宽化系数K＝0.90。
本对比例的锂离子电池正极材料，由包括上述的正极材料前驱体的原料制得，其化学式 为Li1.15Ni0.5Co0.3Mn0.2(ZrAl)0.03O2。
本对比例的锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将前驱体与碳酸锂按照摩尔比1:1进行混合，掺杂元素M为600ppmB和1000ppmSr， 过程中添加剂的掺杂元素对应的氧化物，混合均匀的物料在空气气氛790℃下烧结18h，经粉 碎、包覆，在空气气氛下550℃二次烧结，保温5h，冷却后，即得到锂离子电池正极材料 Li1.25Ni0.5Co0.5(BSr)0.016O2。
将对比例2制备的高功率型Li1.25Ni0.5Co0.5(BSr)0.016O2正极材料制作成半电池在并在不 同倍率下进行充放电测试以表征其倍率性能。所制备的高功率型Li1.25Ni0.5Co0.5(BSr)0.016O2正极材料在不同倍率下的容量保持率(相对于1C)如下表6所示。
表6
倍率 2C/1C 5C/1C 10C/1C 20C/1C
容量保持率(％) 94.29 91.36 88.49 83.20
从表1可以看出，实施例1的锂离子电池正极材料即使在20C下，其容量保持率还能达 到83.20％，说明其具有高功率特性。

Claims (8)

1.一种正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
配制镍钴锰的金属盐溶液，加入络合剂，再加入沉淀剂进行成核反应，调节镍钴锰的金属盐溶液和络合剂的浓度，继续进行生长反应，过滤，陈化，干燥，即得所述正极材料前驱体；
所述络合剂为碱性含氮物质，所述碱性含氮物质为氨水；
所述成核反应中镍钴锰的金属盐溶液的浓度为0.5～2mol/L，所述生长反应中镍钴锰的金属盐溶液的浓度为1.5～3mol/L；所述成核反应中络合剂的浓度为0.5-2.5g/L，所述生长反应中络合剂的浓度为2-5g/L；所述成核反应的时间为24-50h，所述生长反应的时间为60-100h；
所述正极材料前驱体的化学式为NixCoyMnz(OH)2，其中0.2≤x≤1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.6，0.8≤x+y+z≤1；所述正极材料前驱体呈片层堆叠状，所述正极材料前驱体的粒度宽化系数为K，K≤0.85。
2.根据权利要求1所述的制备方法制备的正极材料前驱体，其特征在于，所述正极材料前驱体的活性晶面{010}晶面族占比为40％～80％，所述正极材料前驱体中活性晶面{010}晶面族是包括(010)，(010)，(100)，(110)，(110)，(100)的活性晶面。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为氢氧化钠或碳酸钠中的至少一种；所述镍钴锰的金属盐溶液为镍钴锰金属元素对应的硫酸盐、硝酸盐、草酸盐或盐酸盐中的至少一种。
4.一种锂离子电池正极材料，其特征在于，由包括权利要求1-3任一项所述或所制备的正极材料前驱体的原料制得。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池正极材料，其特征在于，所述锂离子电池正极材料的化学式为LiaNixCoyMnzMbO2，其中0.9≤a≤1.4，0.2≤x≤1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.6，0≤b≤0.1，0.8≤x+y+z≤1，1≤a/(x+y+z)≤1.5；M为元素B、Al、Mg、Zr、Ti、Fe、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、La、Ce、W、Ta中的至少一种。
6.权利要求4-5任一项所述的锂离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述正极材料前驱体、锂源和添加剂混合，进行一次烧结，粉碎，再进行二次烧结，冷却，即得所述锂离子电池正极材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锂源为碳酸锂或氢氧化锂中的至少一种；所述添加剂为元素B、Al、Mg、Zr、Ti、Fe、Zn、Ga、Ge、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Sn、Sb、La、Ce、W、Ta的氧化物中的至少一种。
8.一种电池，其特征在于，包括权利要求4或5所述的锂离子电池正极材料。
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