一种富锂锰基碳酸盐前驱体及其制备方法和应用与流程

本发明属于电池材料前驱体制备，具体涉及一种富锂锰基碳酸盐前驱体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、富锂锰基正极材料因其比容量高、工作电压高，是高能量密度锂电池的研究热点，主要由富锂锰基碳酸盐前驱体与锂源混合经高温煅烧制备得到。富锂锰基碳酸盐前驱体主要由碳酸钠-氨水-金属盐共沉淀体系制备得到，但该体系制备的富锂锰基碳酸盐前驱体颗粒存在表面起皮问题，从而影响后续制备的富锂锰基正极材料及锂电池的性能。因此，如何对制备方法进行改进以改善富锂锰基碳酸盐前驱体形貌表面起皮的问题成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种富锂锰基碳酸盐前驱体及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备得到的富锂锰基碳酸盐前驱体球形度高、表面光滑致密、无起皮掉粉。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种富锂锰基碳酸盐前驱体的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将沉淀剂溶液、络合剂溶液、缓冲盐溶液、形貌调节剂溶液和水混合，得到起始反应底液；

5、（2）将金属盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液、缓冲盐溶液和形貌调节剂溶液并流加入所述步骤（1）得到的起始反应底液中进行共沉淀反应，得到中间体；

6、（3）将所述步骤（2）得到的中间体进行陈化，得到富锂锰基碳酸盐前驱体；

7、所述步骤（1）和（2）形貌调节剂溶液中的形貌调节剂包括四硼酸钠和乳酸铵；所述四硼酸钠和乳酸铵的物质的量之比为（2~5）：1。

8、优选地，所述步骤（1）和（2）中沉淀剂溶液中的沉淀剂包括碳酸钠和/或碳酸钾；所述沉淀剂溶液的浓度为0.5~3mol/l。

9、优选地，所述步骤（1）和（2）中的络合剂溶液为氨水；所述络合剂溶液的浓度为0.2~2mol/l。

10、优选地，所述步骤（1）和（2）中缓冲盐溶液中的缓冲盐包括氯化铵和/或硼酸；所述缓冲盐溶液的浓度为0.5~1.5mol/l。

11、优选地，所述步骤（1）中水、沉淀剂溶液、络合剂溶液、缓冲盐溶液和形貌调节剂溶液的体积比为（40~100）：（2~10）：（1~5）：（0.5~2）：（0.1~1）。

12、优选地，所述步骤（2）金属盐溶液中的金属包括镍、钴和锰中的一种或多种；所述金属盐溶液的浓度为0.5~2.5mol/l。

13、优选地，所述步骤（2）中金属盐溶液的流速为3~8l/h，沉淀剂溶液的流速为4~8l/h，络合剂溶液的流速为3~6l/h，缓冲盐溶液的流速为1~2l/h，形貌调节剂溶液的流速为0.1~1l/h。

14、优选地，所述步骤（2）中共沉淀反应的温度为45~75℃；所述中间体的粒径d50为10±0.5μm。

15、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的富锂锰基碳酸盐前驱体。

16、本发明还提供了上述技术方案所述的富锂锰基碳酸盐前驱体在锂电池中的应用。

17、本发明提供了一种富锂锰基碳酸盐前驱体的制备方法，包括以下步骤：（1）将沉淀剂溶液、络合剂溶液、缓冲盐溶液、形貌调节剂溶液和水混合，得到起始反应底液；（2）将金属盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液、缓冲盐溶液和形貌调节剂溶液并流加入所述步骤（1）得到的起始反应底液中进行共沉淀反应，得到中间体；（3）将所述步骤（2）得到的中间体进行陈化，得到富锂锰基碳酸盐前驱体；所述步骤（1）和（2）形貌调节剂溶液中的形貌调节剂包括四硼酸钠和乳酸铵；所述四硼酸钠和乳酸铵的物质的量之比为（2~5）：1。本发明在制备过程中添加形貌调节剂溶液并控制形貌调节剂的种类，形成无机/有机复合晶面调控，乳酸铵（有机缓释）和四硼酸钠（无机晶面修饰）功能互补，双重晶面选择性钝化，精准调控球形形貌，乳酸根有机配体，长程空间位阻，宏观修饰颗粒整体轮廓，消除尖锐棱角，硼酸根无机阴离子，短程强静电吸附，精准调控特定晶面生长速率，控制二次球片层厚度、孔隙，二者联用可调控“一次颗粒尺寸”与“二次球球形度”，从而使制备得到的前驱体球形度高、表面光滑致密，无起皮掉粉，适配锂离子电池正极材料。

1.一种富锂锰基碳酸盐前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）和（2）中沉淀剂溶液中的沉淀剂包括碳酸钠和/或碳酸钾；所述沉淀剂溶液的浓度为0.5~3mol/l。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）和（2）中的络合剂溶液为氨水；所述络合剂溶液的浓度为0.2~2mol/l。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）和（2）中缓冲盐溶液中的缓冲盐包括氯化铵和/或硼酸；所述缓冲盐溶液的浓度为0.5~1.5mol/l。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中水、沉淀剂溶液、络合剂溶液、缓冲盐溶液和形貌调节剂溶液的体积比为（40~100）：（2~10）：（1~5）：（0.5~2）：（0.1~1）。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）金属盐溶液中的金属包括镍、钴和锰中的一种或多种；所述金属盐溶液的浓度为0.5~2.5mol/l。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中金属盐溶液的流速为3~8l/h，沉淀剂溶液的流速为4~8l/h，络合剂溶液的流速为3~6l/h，缓冲盐溶液的流速为1~2l/h，形貌调节剂溶液的流速为0.1~1l/h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中共沉淀反应的温度为45~75℃；所述中间体的粒径d50为10±0.5μm。

9.权利要求1~8任意一项所述制备方法制备得到的富锂锰基碳酸盐前驱体。

10.权利要求9所述的富锂锰基碳酸盐前驱体在锂电池中的应用。