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专利号: 2021102758038
申请人: 沁新集团(天津)新能源技术研究院有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种梯度高镍单晶三元材料的制备方法,其中,该制备方法包括:(1)采用纳米级高镍三元材料颗粒作为晶核;

(2)所述晶核与第一含镍钴锰溶液进行第一共沉淀反应,在第一共沉淀反应完成的溶液中加入第二含镍钴锰溶液进行第二共沉淀反应,依此方法进行n次共沉淀反应;第一含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液中的镍含量呈梯度降低、锰含量呈梯度增加;

(3)将第n次共沉淀反应的产物、锂源和晶核进行混合,并在含氧气氛下煅烧;

其中,n≥3。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其中,所述晶核的平均粒径为100‑200nm;

优选地,所述纳米级高镍三元材料的结构式为LiNixCoyMn1‑x‑yO2,其中,x为0.8‑0.95,y为0.025‑0.1;

进一步优选地,所述晶核采用高镍三元材料球磨制得。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其中,步骤(2)中,参与反应的第一含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液均采用络合溶液;

优选地,形成络合溶液所用的络合剂为碱性溶液。

4.根据权利要求1‑3中任意一项所述的制备方法,其中,步骤(2)中,共沉淀反应的条件包括:pH为10‑13,温度为50‑80℃。

5.根据权利要求1‑4中任意一项所述的制备方法,其中,步骤(2)中,第n含镍钴锰溶液较第n‑1含镍钴锰溶液的镍含量降低10%‑50%,第n含镍钴锰溶液较第n‑1含镍钴锰溶液的锰含量增加40%‑50%;

优选地,第一含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液的镍钴锰总金属元素浓度各自独立地为1‑5mol/L。

6.根据权利要求1‑4中任意一项所述的制备方法,其中,第n含镍钴锰溶液的用量小于第1含镍钴锰溶液至第n‑1含镍钴锰溶液中任一溶液的用量;

优选地,第1含镍钴锰溶液至第n含镍钴锰溶液的用量各自独立地为0.1‑30L,更优选为

0.3‑20L,进一步优选为0.5‑10L。

7.根据权利要求1‑4中任意一项所述的制备方法,其中,步骤(2)中,晶核的添加量为以投入量计的所有含镍钴锰溶液中的镍钴锰盐总重量的1‑5%。

8.根据权利要求1‑4中任意一项所述的制备方法,其中,步骤(2)中,第n次共沉淀反应完成后的溶液还包括经过陈化处理,所述陈化的时间为10‑20h,温度为50‑80℃。

9.根据权利要求1‑4中任意一项所述的制备方法,其中,步骤(3)中,所述煅烧的条件包括:第一阶段升温至400‑600℃煅烧2‑6h,第二阶段升温至700‑900℃煅烧8‑16h,第一阶段的升温速率为5‑10℃/min,第二阶段的升温速率为5‑10℃/min。

10.根据权利要求1‑4中任意一项所述的制备方法,其中,步骤(3)中,所述晶核的添加量为第n次共沉淀反应的产物总重量的1‑5%;以元素计,锂源的添加量与第n次共沉淀反应的产物中镍钴锰总量的摩尔比为1‑1.3:1;

优选地,镍钴锰溶液中的镍钴锰盐以硫酸盐、硝酸盐和乙酸盐中的至少一种形式存在;

优选地,共沉淀反应中添加沉淀剂,所述沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化锂和氢氧化钾中的至少一种;

优选地,所述锂源为碳酸锂和/或氢氧化锂。

11.权利要求1‑10中任意一项所述的制备方法制得的梯度高镍单晶三元材料。

12.根据权利要求11所述的三元材料,其中,该三元材料的结构式为LiNixCoyMn1‑x‑yO2,其中0.5≤x≤0.85,0.05≤y≤0.3;

优选地,三元材料的尺寸为5‑10μm。

13.一种锂离子电池正极,包括权利要求11或12所述的三元材料。

14.一种锂离子电池,包括权利要求13所述的正极。

15.一种电池组,由权利要求14所述的锂离子电池串联和/或并联组成。

16.一种电池动力车,包括权利要求15所述的电池组。