成果名称：	三元前驱体的制备方法及三元前驱体、正极材料、锂离子电池
登记日期：	2023-06-30
完成单位：	广东佳纳能源科技有限公司,清远佳致新材料研究院有限公司
完成人员：	黄亚祥,郑江峰,张晨
研究起止日期：	2020-01-01至2020-11-30
主要应用行业：	制造业
高新技术领域：	新材料
评价单位：	国家知识产权局
评价日期：	2021-09-07
成果简介：	三元前驱体是三元正极材料高度定制化的标准品，是生产三元正极的关键性材料。正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一，也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源，其性能对锂离子电池的影响较大。目前研制成功并得到应用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等。其中三元正极材料具有容量高和成本适中等优点，已成功应用于锂离子电池中，并且应用规模得到了迅速的发展。 项目执行期：2020 年1 月-2020年11 月。 本项目主要是针对发明专利ZL202011514593.5“三元前驱体的制备方法及三元前驱体、正极材料、锂离子电池”进行中试验证，确定小粒径三元正极材料前驱体的制备工艺参数及生产条件，实现其工业化大量生产。 本项目所用设备在原生产线的基础上，对新的自动化设备进行了探索性、匹配性、优化试验，从小试、中试到大批量产业化生产，体现了佳钠技术人员的心血。目前已实现项目预期，在新建车间完成本次专利产业化的总目标。 本项目以络合控制结晶共沉淀法为基础，以镍钴硫酸盐混合水溶液在氨的络合下，与氢氧化钠水溶液在氮气保护下进行沉淀反应，在生产工艺中建立独特的反应体系，优化物料浓度、反应温度、搅拌转速、流量等工艺参数条件，可以精准调控三元前驱体的晶体结构，使镍钴锰三元素均匀分布，增强三元正极材料的结构稳定性，所得产品疏松多孔、一致性好、窄分布、高倍率的三元前驱体的制备方法，制备三元材料前驱体形貌、元素含量、粒径分布和物理指标等满足客户要求。 通过本项目，采用晶种制备和晶种生长二段工艺，精准调控三元前驱体晶体结构以及颗粒的粒度分布和形貌，得到一种独特的结构设计产品，属于首创，突破性解决了三元正极材料存在的首次充放电效率低、容量衰减严重、倍率循环性能较差等技术难题。本项目制备得到的三元前驱体为窄分布产品，避免了电池充放电过程存在的大小颗粒间不同程度的过充和过放现象，提高了制备的三元正极材料的电化学性能与结构稳定性，增加循环寿命。因此，将采用本项目方法制备的三元前驱体用于制备三元正极材料，并将该三元正极材料用于制备锂离子电池时，能够增加锂离子扩散通道，显著提高电池首次充放电性能、循环性能和倍率性能。有助于推进我国在新能源领域的锂离子电池产业取得了傲人的成绩，实现了弯道超车，技术达到全球先进水平。 鉴于本专利权人在技术创新上作出的卓越成绩，本专利已申请2022年第二十四届中国专利奖。