FR3139951A1 - Précurseur de matériau de cathode, matériau de cathode, procédé de préparation et utilisation de matériau de cathode - Google Patents

Précurseur de matériau de cathode, matériau de cathode, procédé de préparation et utilisation de matériau de cathode Download PDF

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Abstract

Un précurseur de matériau de cathode est décrit. Le précurseur de matériau de cathode est préparé par une réaction de co-précipitation, et une valeur de pH d'un système est commandée entre 10 et 12 dans la réaction de co-précipitation. Après que la réaction de co-précipitation ait atteint l'équilibre, une différence entre des probabilités de défaut d'empilement de déformation fD de cristaux dans le système mesurées dans deux périodes de temps arbitraires à un intervalle de 4 h est supérieure ou égale à 0,7 %, et la probabilité de défaut d'empilement de déformation fD est calculée par une formule : fD=0,19FWHM(101)–0,055FWHM(102)–0,5/D(001), où FWHM(101) est une demi-largeur de pic d’un pic de diffraction (101), FWHM(102) est une demi-largeur de pic d’un pic de diffraction (102), et D(001) est une taille de grain d'une face de cristal (001). Le matériau de cathode préparé par le précurseur de matériau de cathode présente d'excellentes performances de cycle et une première capacité de décharge élevée. (À publier avec la figure 1)

Description

PRÉCURSEUR DE MATÉRIAU DE CATHODE, MATÉRIAU DE CATHODE, PROCÉDÉ DE PRÉPARATION ET UTILISATION DE MATÉRIAU DE CATHODE
L'invention concerne le domaine technique des matériaux de cathode pour batteries lithium-ion, en particulier un précurseur de matériau de cathode, un matériau de cathode, un procédé de préparation et une utilisation du matériau de cathode.
 ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Dans le contexte de la « neutralité carbone » et du « pic de carbone », la structure énergétique industrielle traditionnelle est confrontée à un nouveau cycle d'ajustement. Entre autres, l'industrie des batteries au lithium, après plusieurs années de développement, est devenue le pilier du secteur des énergies nouvelles. Les matériaux de cathode haute performance sont sans aucun doute la couronne de toute la chaîne industrielle amont et aval, et 60 % à 70 % de la performance des matériaux de cathode dépendent de leurs précurseurs. Ainsi, les précurseurs haute performance sont sans aucun doute la perle la plus éblouissante de la couronne.
Actuellement, les précurseurs de matériaux de cathode de batteries lithium-ion sont généralement préparés en utilisant un procédé de co-précipitation, dans lequel la nucléation et la croissance des cristaux sont principalement commandées par une réaction de précipitation et une réaction de complexation. Cependant, le matériau de cathode préparé à partir du précurseur de matériau de cathode existant, qui est préparé par le procédé de co-précipitation, présente une première capacité de décharge faible et, en même temps, des performances de cycle qui doivent encore être améliorées.
RÉSUMÉ
La présente divulgation vise à résoudre au moins l’un des problèmes techniques existant dans la technique antérieure. Pour ce faire, la présente divulgation fournit un procédé de préparation d'un précurseur de matériau de cathode. Le matériau de cathode préparé à partir du précurseur de matériau de cathode, qui est préparé par le présent procédé de préparation, présente d'excellentes performances de cycle et une première capacité de décharge élevée.
L'objectif technique ci-dessus de la présente divulgation est atteint par la solution technique suivante.
Un précurseur de matériau de cathode est fourni. Le précurseur de matériau de cathode est préparé par une réaction de co-précipitation, une valeur de pH d'un système est commandée entre 9 et 12 dans la réaction de co-précipitation ; et après que la réaction de co-précipitation ait atteint l'équilibre, une différence entre des probabilités de défaut d'empilement de déformation fDde cristaux dans le système mesurées dans deux périodes de temps arbitraires à un intervalle de 4 h est supérieure ou égale à 0,7 %, et la probabilité de défaut d'empilement de déformation fDest calculée par une formule : fD=0,19FWHM(101)–0,055FWHM(102)–0,5/D（001）, où FWHM(101)est une demi-largeur de pic d’un pic de diffraction (101), FWHM(102)est une demi-largeur de pic d’un pic de diffraction (102), et D(001)est une taille de grain d'une face de cristal (001).
De préférence, après que la réaction de co-précipitation a atteint l'équilibre, le taux de défaut d'empilement de déformation fDdes cristaux dans le système est de 1 % à 10 %.
De préférence, le précurseur de matériau de cathode présente une valeur d'étendue de distribution de taille de particule supérieure ou égale à 1,30, où span= (D90-D10)/D50.
De préférence, une formule chimique du précurseur de matériau de cathode est NixCoyMnz(OH)2, dans laquelle 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 0,9, 0 ≤ z ≤ 0,9, et x + y + z = 1.
Un procédé de préparation du précurseur de matériau de cathode tel que mentionné ci-dessus comprend les étapes suivantes consistant à : (1) mélanger une solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse avec un agent de précipitation, un agent complexant et une solution de base alcaline pour une réaction pour obtenir une solution mixte, dans lequel une valeur de pH d'un système est commandée entre 9 et12 pendant la réaction ; et après que la taille de particule D50 du cristal précurseur obtenu ait atteint 1 à 15 µm, ajuster la valeur de pH du système pour commander la réaction de co-précipitation pour atteindre un équilibre, dans lequel l'ajustement de la valeur de pH comprend une augmentation de la valeur de pH de 0,02 à 0,04 ou une diminution de la valeur de pH de 0,03 à 0,06 ; et (2) effectuer une séparation solide-liquide sur la solution mixte obtenue à l'étape (1) pour obtenir un solide, et laver et sécher le solide pour obtenir le précurseur de matériau de cathode.
De manière plus préférée, la valeur de pH est ajustée de manière continue après que la taille de particule D50 du cristal précurseur obtenu ait atteint 4 à 10 µm.
De préférence, à l'étape (1), l'ajustement du pH comprend une augmentation de la valeur de pH du système de 0,02 à 0,04 lorsque la D50 du cristal précurseur est supérieure ou égale à 0,3 µm par rapport à une taille de particule cible, et une diminution de la valeur de pH du système de 0,03 à 0,06 lorsque la D50 du cristal précurseur est inférieure ou égale à 0,3 µm par rapport à la taille de particule cible.
De préférence, à l'étape (1), la concentration totale d'ions métalliques de nickel, de cobalt et de manganèse dans la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse est de 1 à 3 mol/L.
De préférence, à l'étape (1), un rapport molaire de l'élément nickel, de l'élément cobalt et de l'élément manganèse dans la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse est x : y : z, où 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 0,9, 0 ≤ z ≤ 0,9, et x + y + z = 1.
De préférence, à l'étape (1), l'agent de précipitation est au moins une parmi une solution d'hydroxyde de sodium et une solution d'hydroxyde de potassium, et l'agent de précipitation présente une concentration de 2 à 14 mol/L.
De préférence, à l'étape (1), l'agent complexant est de l'ammoniac avec une fraction massique de 20 %.
De préférence, à l'étape (1), la solution de base alcaline est une solution mixte d'hydroxyde de sodium et d'ammoniac, et la solution de base alcaline présente une valeur de pH de 9 à 12 et une concentration d'ammoniac de 0 à 10 g/L.
De préférence, à l'étape (1), la réaction est effectuée dans une cuve de réaction, et le mélange est effectué en ajoutant la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse, l'agent précipitant et l'agent complexant à la solution de base alcaline en parallèle.
De préférence, à l'étape (1), après que la réaction ait atteint l'équilibre, la différence entre des probabilités de défaut d'empilement de déformation fDdes cristaux dans la solution mixte mesurée dans deux périodes de temps arbitraires à un intervalle de 4 h est supérieure ou égale à 0,7 %.
De préférence, à l'étape (1), la réaction est effectuée à une température de 50 à 80°C.
De préférence, à l'étape (2), le séchage est effectué à une température de 90 à 120℃, et le séchage dure de 30 à 50 h.
Un procédé de préparation pour un matériau de cathode comprend les étapes suivantes consistant à : mélanger le précurseur de matériau de cathode tel que mentionné ci-dessus avec une source de lithium et un additif, effectuer un frittage primaire dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau principalement fritté ; et broyer le matériau principalement fritté, mélanger avec l'additif, et effectuer un frittage secondaire dans une atmosphère aérobie pour obtenir le matériau de cathode.
De préférence, la source de lithium est au moins un parmi LiOH et Li2CO3.
De préférence, l'additif est un composé contenant au moins l'un des éléments Ni, Co, Mn, Zr, Al, Mg, Ti, Sr, W, Y, Mo, Sb, Nb, Sn, Zn, La, Ce, B et F, ou une combinaison de composés contenant au moins l'un des éléments Ni, Co, Mn, Zr, Al, Mg, Ti, Sr, W, Y, Mo, Sb, Nb, Sn, Zn, La, Ce, B et F.
De préférence, une température pour le frittage primaire est de 700 à 1020°, et le frittage primaire dure de 28 à 32 h.
De préférence, une température pour le frittage secondaire est de 250 à 750°, et le frittage secondaire dure de 6 à 9 h.
Un matériau de cathode est préparé par le procédé de préparation tel que décrit ci-dessus.
De préférence, une formule chimique du matériau de cathode est Li1+aNixCoyMnzMbO2@Nc, dans laquelle 0 ≤ a ≤ 0,2, 0 ≤ B ≤ 0,03, 0 ≤ c ≤ 0,04, et M et N sont au moins l'un des éléments Ni, Co, Mn, Zr, Al, Mg, Ti, Sr, W, Y, Mo, Sb, Nb, Sn, Zn, La, Ce, B et F.
Il est également prévu d'utiliser le matériau de cathode tel que mentionné ci-dessus dans la préparation d'une batterie lithium-ion.
La divulgation de préparation présente les effets bénéfiques suivants :
(1) Dans la préparation du précurseur de matériau de cathode de la présente divulgation, la valeur de pH du précurseur synthétisé est commandée entre 9 et 12, et la valeur de pH est ajustée en continu après que la taille de particule ait atteint la taille de particule cible. En ajustant en continu la valeur de pH, l'équilibre entre la réaction de co-précipitation et la réaction de complexation est commandé, et la vitesse de croissance des cristaux est ajustée. La croissance rapide des cristaux entraîne une forte probabilité de défauts, tandis que la croissance lente des cristaux aide à obtenir des cristaux idéaux sans défauts. En modifiant en continu la valeur de pH du système réactionnel de manière à modifier la vitesse de croissance de cristaux à différentes périodes, un précurseur avec une structure de défaut de gradient est obtenu. Le défaut structurel du précurseur est exprimé par la probabilité de défaut d'empilement de croissance fD, qui peut être calculée en ajustant un motif de diffraction de rayons X (DRX) du précurseur avec un logiciel X-pert Highscore. Une fois que le précurseur est lithié et fritté à une température élevée, le matériau de cathode hérite de la structure de défaut de gradient. La structure de défaut de gradient peut également libérer la contrainte générée dans le processus de désintercalation d'ions lithium, de manière à réduire le craquage de particules primaires et d'agrégats secondaires et d’améliorer les performances de cycle du matériau de cathode. De plus, le défaut de gradient mentionné ci-dessus est à l'échelle atomique à l'intérieur du matériau, et un défaut de gradient n'introduira pas de nouvelle interface ou n'ajoutera pas de nouvelle impédance d'interface, en améliorant ainsi les performances électrochimiques du matériau.
(2) Dans la préparation du précurseur de matériau de cathode de la présente divulgation, il est facile d'obtenir une sursaturation élevée (sursaturation S=[Me2+][OH-]2/Kθsp,Me(OH)2) à une valeur de pH élevée du système réactionnel. Étant donné que les forces pour l'entraînement de la nucléation et la croissance des cristaux sont toutes deux sursaturées, les cristaux se nucléent et croissent à une vitesse plus élevée sous une sursaturation élevée, ce qui entraîne une consommation excessive de sursaturation. Du fait que le système réactionnel est à une valeur de pH élevée, l'équilibre entre la réaction de précipitation et la réaction de complexation est rompu, la réaction de précipitation est améliorée et conduit à la production de particules plus petites dans un court laps de temps, la distribution de taille de particule du précurseur devient plus large, et une large distribution de taille de particule peut améliorer efficacement la densité apparente de particules, en améliorant ainsi la densité énergétique du matériau de cathode. La distribution de taille de particule du précurseur est exprimée par une valeur span, où span=(D90-D10)/D50. Plus la valeur d'échelle est grande, plus la distribution de taille de particule du précurseur est large. Au fur et à mesure que la solution métallique est réapprovisionnée en continu, l'ampleur de la sursaturation augmente à nouveau, puis le processus de réaction ci-dessus se répète périodiquement.
La est une image de microscope électronique à balayage (SEM) d'un échantillon de processus de précurseur à l'heure 80 préparé dans l'exemple 1 de la présente divulgation ;
la est une image de SEM d'un échantillon de processus de précurseur à l'heure 84 préparé dans l'exemple 1 de la présente divulgation ;
la est une image de SEM d'un matériau de cathode préparé dans l'exemple 1 de la présente divulgation ;
la est une image de SEM d'un échantillon de processus de précurseur à l'heure 80 préparé dans l'exemple comparatif 1 de la présente divulgation ;
la est une image de SEM d'un échantillon de processus de précurseur à l'heure 84 préparé dans l'exemple comparatif 1 de la présente divulgation ;
la est un diagramme de comparaison des taux de rétention de capacité de cycle de matériaux de cathode préparés dans l'exemple 1 et l'exemple comparatif 1 de la présente divulgation ;
la est un diagramme de diffraction de rayons X de précurseurs finis préparés par le procédé de co-précipitation de l'exemple 1 et de l'exemple comparatif 1 de la présente divulgation.
la est un diagramme de distribution de taille de particule des précurseurs finis préparés par le procédé de co-précipitation de l'exemple 1 et de l'exemple comparatif 1 de la présente divulgation.
 DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La présente divulgation va être décrite plus en détail ci-dessous en combinaison avec des exemples spécifiques.
Exemple 1 :
Un procédé de préparation d'un précurseur de matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
étape 1, en sélectionnant comme matières premières du chlorure de nickel, du chlorure de cobalt et du chlorure de manganèse selon un rapport molaire de 0,70: 0,10: 0,20 (Ni: Co: Mn), une solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse présentant une concentration totale en ions métalliques de nickel, cobalt et manganèse de 2,0 mol/L a été préparée ; une solution d'hydroxyde de sodium présentant une concentration de 4,5 mol/L a été préparée en tant qu'agent précipitant ; et de l'ammoniac présentant une fraction massique de 20 % a été préparé en tant qu'agent complexant ;
étape 2, une solution de base alcaline a été ajoutée dans une cuve de réaction jusqu'à débordement d'une palette d'agitation de fond, et l'agitation a été commencée ; où la solution de base alcaline était une solution mixte d'hydroxyde de sodium et d'ammoniac, la solution de base alcaline présentait une valeur de pH de 11,7, et l'ammoniac présentait une concentration de 8,0 g/L ;
étape 3, la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse, la solution d'hydroxyde de sodium et l'ammoniac préparé à l'étape 1 ont été ajoutés dans la cuve de réaction en parallèle pour une réaction de synthèse d'un précurseur dans un mode continu ; où la température de réaction dans la cuve a été commandée à 65℃, la valeur de pH était de 11, et l'ammoniac présentait une concentration de 8,0 g/L ;
étape 4, une taille de particule cible D50 du précurseur dans la cuve a été fixée à 4,0 μm ; et la valeur de pH de la réaction a été ajustée lorsque la taille de particule D50 du précurseur dans la cuve a été détectée à 4,0±0,3 μm, en particulier, la valeur de pH a été augmentée de 0,02 lorsque D50 était de 0,3 μm supérieure à la taille de particule cible, et la valeur de pH a été diminuée de 0,03 μm lorsque D50 était de 0,3 μm inférieure à la taille de particule cible ; et un matériau a été collecté en continu ;
étape 5, une séparation solide-liquide a été réalisée sur le matériau collecté, et un précipité a été lavé ; et
étape 6, le précipité a été séché à 120℃ pendant 25 h pour obtenir un précurseur de matériau de cathode.
Des échantillons de processus à l'heure 80 et à l'heure 84 de la réaction ont été prélevés pour un test (4 h fût beaucoup plus court que le temps de séjour τ des particules de précurseur dans la cuve de réaction, et seule une petite quantité de particules secondaires ont été déchargées à partir d'un orifice de débordement, de sorte que le matériau dans la cuve pourrait être considéré comme à peu près le même lot), et les morphologies des précurseurs ont été montrées dans la et la . Des probabilités de défaut d'empilement fDdes précurseurs établies en utilisant le logiciel X-pert Highscore étaient de 4,7 % et 3,3 %, respectivement, une différence entre fDmesurée deux fois était de 1,4 %, et les valeurs span calculées sur la base des résultats d'un analyseur de taille de particule laser étaient de 1,21 et 1,37, respectivement.
Un précurseur de matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Ni0,70Co0,10Mn0,20(OH)2.
Un procédé de préparation d'un matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
(1) le précurseur de matériau de cathode tel que décrit ci-dessus a été bien mélangé avec du LiOH et un additif de ZrO2, puis un frittage primaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau principalement fritté ; où le précurseur de matériau de cathode et du LiOH ont été mélangés à un rapport molaire de 1,05 (Li/(Ni + Co + Mn)), la quantité de ZrO2ajoutée était de 3000 ppm (sur la base de la masse de Zr dans le ZrO2par rapport au précurseur), une température pour le frittage primaire était de 925℃, et le frittage primaire a duré pendant 30 h ; et
(2) le matériau principalement fritté obtenu à l'étape (1) a été broyé grossièrement, broyé finement, puis bien mélangé avec des additifs de WO3et Al2O3, et un frittage secondaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau de cathode ; dans lequel les quantités de WO3et Al2O3ajoutées étaient de 2000 ppm et 1000 ppm, respectivement (sur la base des poids de W dans le WO3et d’Al dans le Al2O3par rapport à un matériau de base), une température pour le frittage secondaire était de 650℃, et le frittage secondaire a duré pendant 8 h.
Un matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Li(Ni0,70Co0,10Mn0,20)0,997Zr0,003O2@W0,00108Al0,00366. L'image de SEM du matériau de cathode a été représentée sur la .
Exemple 2 :
Un procédé de préparation d'un précurseur de matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
étape 1, en sélectionnant comme matières premières du chlorure de nickel, du chlorure de cobalt et du chlorure de manganèse selon un rapport molaire de 0,65: 0,07: 0,28 (Ni: Co: Mn), une solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse présentant une concentration totale en ions métalliques de nickel, cobalt et manganèse de 2,5 mol/L a été préparée ; une solution d'hydroxyde de sodium présentant une concentration de 5,5 mol/L a été préparée en tant qu'agent précipitant ; et de l'ammoniac présentant une fraction massique de 20 % a été préparé en tant qu'agent complexant ;
étape 2, une solution de base alcaline a été ajoutée dans une cuve de réaction jusqu'à débordement d'une palette d'agitation de fond, et l'agitation a été commencée ; où la solution de base alcaline était une solution mixte d'hydroxyde de sodium et d'ammoniac, la solution de base alcaline présentait une valeur de pH de 11,9, et l'ammoniac présentait une concentration de 10 g/L ;
étape 3, la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse, la solution d'hydroxyde de sodium et l'ammoniac préparé à l'étape 1 ont été ajoutés dans la cuve de réaction en parallèle pour une réaction de synthèse d'un précurseur dans un mode continu ; où une température de réaction dans la cuve a été commandée à 60℃, la valeur de pH était de 11,5, et l'ammoniac présentait une concentration de 10 g/L ;
étape 4, une taille de particule cible D50 du précurseur dans la cuve a été fixée à 4,2 µm, une valeur de pH d'une réaction a été ajustée lorsque la taille de particule D50 du précurseur dans la cuve a été détectée à 4,2±0,3 µm, en particulier, la valeur de pH a été augmentée de 0,04 lorsque D50 était de 0,3 µm supérieure à la taille de particule cible, et la valeur de pH a été diminuée de 0,06 lorsque D50 était de 0,3 µm inférieure à la taille de particule cible ; et un matériau a été collecté en continu ;
étape 5, une séparation solide-liquide a été réalisée sur le matériau collecté, et un précipité a été lavé ; et
étape 6, le précipité a été séché à 115℃ pendant 30 h pour obtenir un précurseur de matériau de cathode.
Des échantillons de processus à l'heure 80 et à l'heure 84 de la réaction ont été prélevés pour un test (4 h fût beaucoup plus court que le temps de séjour τ des particules de précurseur dans la cuve de réaction, et seule une petite quantité de particules secondaires ont été déchargées à partir d'un orifice de débordement, de sorte que le matériau dans la cuve pourrait être considéré comme à peu près le même lot). Des probabilités de défaut d'empilement fDdes précurseurs établies en utilisant le logiciel X-pert Highscore étaient de 5,9 % et 4,4 %, respectivement, une différence entre fDmesurée deux fois était de 1,5 %, et les valeurs span calculées sur la base des résultats d'un analyseur de taille de particule laser étaient de 1,11 et 1,40, respectivement.
Un précurseur de matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Ni0,65Co0,07Mn0,28(OH)2.
Un procédé de préparation d'un matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
(1) le précurseur de matériau de cathode tel que décrit ci-dessus a été bien mélangé avec du LiOH et des additifs de ZrO2et SrO, puis un frittage primaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau principalement fritté ; où le précurseur de matériau de cathode et du LiOH ont été mélangés à un rapport molaire de 1,06 (Li/(Ni + Co + Mn)), les quantités de ZrO2et de SrO ajoutées étaient de 2000 ppm et 1500 ppm (sur la base de la masse de Zr dans le ZrO2et de Sr dans le SrO par rapport au précurseur), une température pour le frittage primaire était de 940℃, et le frittage primaire a duré pendant 28 h ; et
(2) le matériau principalement fritté obtenu à l'étape (1) a été broyé grossièrement, broyé finement et ensuite bien mélangé avec des additifs de Sb2O3et TiO2, et un frittage secondaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau de cathode ; où les quantités de Sb2O3et de TiO2ajoutées étaient de 1500 ppm et 2000 ppm, respectivement (sur la base des poids de Sb dans le Sb2O3et de Ti dans le TiO2par rapport à un matériau de base), une température pour le frittage secondaire était de 550℃, et le frittage secondaire a duré pendant 6 h.
Un matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Li(Ni0,65Co0,07Mn0,28)0,997Zr0,002Sr0,001O2@Sb0,00122Ti0,00730.
Exemple 3 :
Un procédé de préparation d'un précurseur de matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
étape 1, en sélectionnant comme matières premières du chlorure de nickel, du chlorure de cobalt et du chlorure de manganèse selon un rapport molaire de 0,80: 0,10: 0,10 (Ni: Co: Mn), une solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse présentant une concentration totale en ions métallique de nickel, cobalt et manganèse de 1,5 mol/L a été préparée ; une solution d'hydroxyde de sodium présentant une concentration de 10 mol/L a été préparée en tant qu'agent précipitant ; et de l'ammoniac présentant une fraction massique de 20 % a été préparé en tant qu'agent complexant ;
étape 2, une solution de base alcaline a été ajoutée dans une cuve de réaction jusqu'à débordement d'une palette d'agitation de fond, et l'agitation a été commencée ; où la solution de base alcaline était une solution mixte d'hydroxyde de sodium et d'ammoniac, la solution de base alcaline présentait une valeur de pH de 10,7, et l'ammoniac présentait une concentration de 4 g/L ;
étape 3, la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse, la solution d'hydroxyde de sodium et l'ammoniac préparé à l'étape 1 ont été ajoutés dans la cuve de réaction en parallèle pour une réaction de synthèse d'un précurseur dans un mode continu ; où la température de réaction dans la cuve a été commandée à 72℃, la valeur de pH était de 10,7, et l'ammoniac présentait une concentration de 4 g/L ;
étape 4, une taille de particule cible D50 du précurseur dans la cuve a été fixée à 10 µm, une valeur de pH d'une réaction a été ajustée lorsque la taille de particule D50 du précurseur dans la cuve a été détectée à 10±0,3 µm, en particulier, la valeur de pH a été augmentée de 0,03 lorsque D50 était de 0,3 µm supérieure à la taille de particule cible, et la valeur de pH a été diminuée de 0,05 lorsque D50 était de 0,3 µm inférieure à la taille de particule cible ; et un matériau a été collecté en continu ;
étape 5, une séparation solide-liquide a été réalisée sur le matériau collecté, et un précipité a été lavé ; et
étape 6, le précipité a été séché à 90℃ pendant 42 h pour obtenir un précurseur de matériau de cathode.
Des échantillons de processus à l'heure 80 et à l'heure 84 de la réaction ont été prélevés pour un test (4 h fût beaucoup plus court que le temps de séjour τ des particules de précurseur dans la cuve de réaction, et seule une petite quantité de particules secondaires ont été déchargées à partir d'un orifice de débordement, de sorte que le matériau dans la cuve pourrait être considéré comme à peu près le même lot). Les probabilités de défaut d'empilement fDdes précurseurs établies en utilisant le logiciel X-pert Highscore étaient de 3,6 % et 2,3 %, respectivement, une différence entre fDmesurée deux fois était de 1,3 %, et les valeurs span calculées sur la base des résultats d'un analyseur de taille de particule laser étaient de 1,21 et 1,45, respectivement.
Un précurseur de matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Ni0,80Co0,10Mn0,10(OH)2.
Un procédé de préparation d'un matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
(1) le précurseur de matériau de cathode tel que décrit ci-dessus a été bien mélangé avec du LiOH et des additifs de Y2O3et La2O3, et un frittage primaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau principalement fritté ; où le précurseur de matériau de cathode et le LiOH ont été mélangés selon un rapport molaire de 1,02 (Li/(Ni + Co + Mn)), les quantités de Y2O3et La2O3ajoutées étaient de 1500 ppm et 2500 ppm (sur la base des masses de Y dans le Y2O3et de La dans le La2O3par rapport au précurseur), une température pour le frittage primaire était de 875℃, et le frittage primaire a duré 32 h ; et
(2) le matériau principalement fritté obtenu à l'étape (1) a été broyé grossièrement, broyé finement et ensuite bien mélangé avec des additifs de Nb2O5et CeO2, et un frittage secondaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau de cathode ; où les quantités de Nb2O5et CeO2ajoutées étaient de 1500 ppm et 1500 ppm, respectivement (sur la base des poids de Nb dans le Nb2O5et de Ce dans le CeO2par rapport à un matériau de base), une température pour le frittage secondaire était de 420℃, et le frittage secondaire a duré pendant 7 h.
Un matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Li(Ni0,80Co0,10Mn0,10)0,997Y0,00156La0,00164O2@Nb0,00160Ce0,00552.
Exemple 4 :
Un procédé de préparation d'un précurseur de matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
étape 1, en sélectionnant comme matières premières du chlorure de nickel, du chlorure de cobalt et du chlorure de manganèse selon un rapport molaire de 0,95: 0,02: 0,03 (Ni: Co: Mn), une solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse présentant une concentration totale en ions métalliques de nickel, cobalt et manganèse de 2 mol/L a été préparée ; une solution d'hydroxyde de sodium présentant une concentration de 14,0 mol/L a été préparée en tant qu'agent précipitant ; et de l'ammoniac présentant une fraction massique de 20 % a été préparé en tant qu'agent complexant ;
étape 2, une solution de base alcaline a été ajoutée dans une cuve de réaction jusqu'à débordement d'une palette d'agitation de fond, et l'agitation a été commencée ; où la solution de base alcaline était une solution mixte d'hydroxyde de sodium et d'ammoniac, la solution de base alcaline présentait une valeur de pH de 10,8, et l'ammoniac présentait une concentration de 2 g/L ;
étape 3, la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse, la solution d'hydroxyde de sodium et l'ammoniac préparé à l'étape 1 ont été ajoutés dans la cuve de réaction en parallèle pour une réaction de synthèse d'un précurseur dans un mode continu ; où la température de réaction dans la cuve a été commandée à 50℃, une valeur de pH était de 10, et l'ammoniac présentait une concentration de 2 g/L ;
étape 4, une taille de particule cible D50 du précurseur dans la cuve a été fixée à 8 µm, et une valeur de pH d'une réaction a été ajustée lorsque la taille de particule D50 du précurseur dans la cuve a été détectée à 8±0,3 µm, en particulier, la valeur de pH a été augmentée de 0,03 lorsque D50 était de 0,3 µm supérieure à la taille de particule cible, et la valeur de pH a été diminuée de 0,04 lorsque D50 était de 0,3 µm inférieure à la taille de particule cible ; et un matériau a été collecté en continu ;
étape 5, une séparation solide-liquide a été réalisée sur le matériau collecté, et un précipité a été lavé ; et
étape 6, le précipité a été séché à 100℃ pendant 36 h pour obtenir un précurseur de matériau de cathode.
Des échantillons de processus à l'heure 80 et à l'heure 84 de la réaction ont été prélevés pour un test (4 h fût beaucoup plus court que le temps de séjour τ des particules de précurseur dans la cuve de réaction, et seule une petite quantité de particules secondaires ont été déchargées à partir d'un orifice de débordement, de sorte que le matériau dans la cuve pourrait être considéré comme à peu près le même lot). Des probabilités de défaut d'empilement fDdes précurseurs établies en utilisant le logiciel X-pert Highscore étaient de 2,6 % et 1,9 %, respectivement, une différence entre fDmesurée deux fois était de 0,7 %, et les valeurs span calculées sur la base des résultats d'un analyseur de taille de particule laser étaient de 1,09 et 1,48, respectivement.
Un précurseur de matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Ni0,95Co0,02Mn0,03(OH)2.
Un procédé de préparation d'un matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
(1) le précurseur de matériau de cathode tel que décrit ci-dessus a été bien mélangé avec du LiOH et des additifs de MoO3et B2O3, et un frittage primaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau principalement fritté ; où le précurseur de matériau de cathode et le LiOH ont été mélangés à un rapport molaire de 1,01 (Li/(Ni + Co + Mn)), les quantités de MoO3et B2O3ajoutées étaient de 3000 ppm et 800 ppm (sur la base des masses de Mo dans le MoO3et de B dans le B2O3par rapport au précurseur), une température pour le frittage primaire était de 832℃ ; et le frittage primaire a duré pendant 32 h ; et
(2) le matériau principalement fritté obtenu à l'étape (1) a été broyé grossièrement, broyé finement et ensuite bien mélangé avec des additifs de MgCO3et LiF, et un frittage secondaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau de cathode ; où les quantités de MgCO3et de LiF ajoutées étaient de 2000 ppm et 1000 ppm, respectivement (sur la base des poids de Mg dans le MgCO3et de F dans le LiF par rapport à un matériau de base), une température pour le frittage secondaire était de 300℃, et le frittage secondaire a duré pendant 9 h.
Un matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Li(Ni0,95Co0,02Mn0,03)0,997Mo0,00289La0,00053O2@Mg0,00817F0,00368.
Exemple comparatif 1 :
Un procédé de préparation d'un précurseur de matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
étape 1, en sélectionnant comme matières premières du chlorure de nickel, du chlorure de cobalt et du chlorure de manganèse selon un rapport molaire de 0,70: 0,10: 0,20 (Ni: Co: Mn), une solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse présentant une concentration totale en ions métalliques nickel, cobalt et manganèse de 2,0 mol/L a été préparée ; une solution d'hydroxyde de sodium présentant une concentration de 4,5 mol/L a été préparée en tant qu'agent précipitant ; et de l'ammoniac présentant une fraction massique de 20 % a été préparé en tant qu'agent complexant ;
étape 2, une solution de base alcaline a été ajoutée dans une cuve de réaction jusqu'à débordement d'une palette d'agitation de fond, et l'agitation a été commencée ; où la solution de base alcaline était une solution mixte d'hydroxyde de sodium et d'ammoniac, la solution de base alcaline présentait une valeur de pH de 10,6, et l'ammoniac présentait une concentration de 4 g/L ;
étape 3, la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse, la solution d'hydroxyde de sodium et l'ammoniac préparé à l'étape 1 ont été ajoutés dans la cuve de réaction en parallèle pour une réaction de synthèse d'un précurseur dans un mode continu ; où la température de réaction dans la cuve a été commandée à 65℃, la valeur de pH était de 9,8, et l'ammoniac présentait une concentration de 4 g/L ;
étape 4, une taille de particule cible D50 du précurseur dans la cuve a été fixée à 4,0 µm, une valeur de pH d'une réaction a été ajustée lorsque la taille de particule D50 du précurseur dans la cuve a été détectée à 4,0±0,3 µm, en particulier, la valeur de pH a été augmentée de 0,02 lorsque D50 était de 0,3 µm supérieure à la taille de particule cible, et la valeur de pH a été diminuée de 0,03 lorsque D50 était de 0,3 µm inférieure à la taille de particule cible ; et un matériau a été collecté en continu ;
étape 5, une séparation solide-liquide a été réalisée sur le matériau collecté, et un précipité a été lavé ; et
étape 6, le précipité a été séché à 120℃ pendant 25 h pour obtenir un précurseur de matériau de cathode.
Des échantillons de processus à l'heure 80 et à l'heure 84 de la réaction ont été prélevés pour un test (4 h fût beaucoup plus court que le temps de séjour τ des particules de précurseur dans la cuve de réaction, et seule une petite quantité de particules secondaires ont été déchargées à partir d'un orifice de débordement, de sorte que le matériau dans la cuve pourrait être considéré comme à peu près le même lot), et les morphologies des précurseurs ont été montrées à la et à la . Des probabilités de défaut d'empilement fDdes précurseurs établies en utilisant le logiciel X-pert Highscore étaient de 3,6 % et 3,8 %, respectivement, une différence entre fDmesurée deux fois était de 0,2 %, et les valeurs span calculées sur la base des résultats d'un analyseur de taille de particule laser étaient de 1,12 et 1,11, respectivement.
Un précurseur de matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Ni0,70Co0,10Mn0,20(OH)2.
Un procédé de préparation d'un matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
(1) le précurseur de matériau de cathode tel que décrit ci-dessus a été bien mélangé avec du LiOH et un additif de ZrO2, puis un frittage primaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau principalement fritté ; où le précurseur de matériau de cathode et du LiOH ont été mélangés à un rapport molaire de 1,05 (Li/(Ni + Co + Mn)), la quantité de ZrO2ajoutée était de 3000 ppm (sur la base de la masse de Zr dans le ZrO2par rapport au précurseur), une température pour le frittage primaire était de 925℃, et le frittage primaire a duré pendant 30 h ; et
(2) le matériau principalement fritté obtenu à l'étape (1) a été broyé grossièrement, broyé finement, puis bien mélangé avec des additifs de WO3et Al2O3, et un frittage secondaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau de cathode ; dans lequel les quantités de WO3et Al2O3ajoutées étaient de 2000 ppm et 1000 ppm, respectivement (sur la base des poids de W dans le WO3et d’Al dans le Al2O3par rapport à un matériau de base), une température pour le frittage secondaire était de 650℃, et le frittage secondaire a duré pendant 8 h.
Un matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Li(Ni0,70Co0,10Mn0,20)0,997Zr0,003O2@W0,00108Al0,00366.
Exemple comparatif 2 :
Un procédé de préparation d'un précurseur de matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
étape 1, en sélectionnant comme matières premières du chlorure de nickel, du chlorure de cobalt et du chlorure de manganèse selon un rapport molaire de 0,95: 0,02: 0,03 (Ni: Co: Mn), une solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse présentant une concentration totale en ions métalliques nickel, cobalt et manganèse de 2 mol/L a été préparée ; une solution d'hydroxyde de sodium présentant une concentration de 14 mol/L a été préparée en tant qu'agent précipitant ; et de l'ammoniac présentant une fraction massique de 20 % a été préparé en tant qu'agent complexant ;
étape 2, une solution de base alcaline a été ajoutée dans une cuve de réaction jusqu'à débordement d'une palette d'agitation de fond, et l'agitation a été commencée ; où la solution de base alcaline était une solution mixte d'hydroxyde de sodium et d'ammoniac, la solution de base alcaline présentait une valeur de pH de 10, et l'ammoniac présentait une concentration de 1 g/L ;
étape 3, la solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse, la solution d'hydroxyde de sodium et l'ammoniac préparé à l'étape 1 ont été ajoutés dans la cuve de réaction en parallèle pour une réaction de synthèse d'un précurseur dans un mode continu ; où la température de réaction dans la cuve a été commandée à 50℃, la valeur de pH était de 9,2, et l'ammoniac présentait une concentration de 1 g/L ;
étape 4, une taille de particule cible D50 du précurseur dans la cuve a été fixée à 8 µm, une valeur de pH d'une réaction a été ajustée lorsque la taille de particule D50 du précurseur dans la cuve a été détectée à 8±0,3 µm, en particulier, la valeur de pH a été augmentée de 0,03 lorsque D50 était de 0,3 µm supérieure à la taille de particule cible, et la valeur de pH a été diminuée de 0,04 lorsque D50 était de 0,3 µm inférieure à la taille de particule cible ; et un matériau a été collecté en continu ;
étape 5, une séparation solide-liquide a été réalisée sur le matériau collecté, et un précipité a été lavé ; et
étape 6, le précipité a été séché à 100℃ pendant 36 h pour obtenir un précurseur de matériau de cathode.
Des échantillons de processus à l'heure 80 et à l'heure 84 de la réaction ont été prélevés pour un test (4 h fût beaucoup plus court que le temps de séjour τ des particules de précurseur dans la cuve de réaction, et seule une petite quantité de particules secondaires ont été déchargées à partir d'un orifice de débordement, de sorte que le matériau dans la cuve pourrait être considéré comme à peu près le même lot). Des probabilités de défaut d'empilement fDdes précurseurs établies en utilisant le logiciel X-pert Highscore étaient de 0,83 % et 0,74 %, respectivement, une différence entre fDmesurée deux fois était de 0,09 %, et les valeurs span calculées sur la base des résultats d'un analyseur de taille de particule laser étaient de 1,08 et 1,03, respectivement.
Un précurseur de matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Ni0,95Co0,02Mn0,03(OH)2.
Un procédé de préparation d'un matériau de cathode comprenait les étapes suivantes :
(1) le précurseur de matériau de cathode tel que décrit ci-dessus a été bien mélangé avec du LiOH et des additifs de MoO3et B2O3, et un frittage primaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau principalement fritté ; où le précurseur de matériau de cathode et le LiOH ont été mélangés à un rapport molaire de 1,01 (Li/(Ni + Co + Mn)), les quantités de MoO3et B2O3ajoutées étaient de 3000 ppm et 800 ppm (sur la base des masses de Mo dans le MoO3et de B dans le B2O3par rapport au précurseur), une température pour le frittage primaire était de 832℃ ; et le frittage primaire a duré pendant 32 h ; et
(2) le matériau principalement fritté obtenu à l'étape (1) a été broyé grossièrement, broyé finement et ensuite bien mélangé avec des additifs de MgCO3et LiF, et un frittage secondaire a été effectué dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau de cathode ; où les quantités de MgCO3et de LiF ajoutées étaient de 2000 ppm et 1000 ppm, respectivement (sur la base des poids de Mg dans le MgCO3et de F dans le LiF par rapport à un matériau de base), une température pour le frittage secondaire était de 300℃, et le frittage secondaire a duré pendant 9 h.
Un matériau de cathode préparé par le procédé de préparation mentionné ci-dessus présentait une formule chimique de Li(Ni0.95Co0.02Mn0.03)0.997Mo0.00289La0.00053O2@Mg0.00817F0.00368.
Exemple de test :
Les matériaux de cathode des exemples 1 à 4 et des exemples comparatifs 1 et 2 ont été préparés en piles bouton respectivement pour tester les performances électrochimiques des batteries lithium-ion. Les étapes spécifiques étaient les suivantes : en utilisant de la N-méthylpyrrolidone comme solvant, un matériau actif de cathode a été mélangé avec du noir d'acétylène et du PVDF selon un rapport massique de 8: 1: 1, et une feuille d'aluminium a été recouverte d'un mélange et soumise à un séchage par soufflage à 80℃ pendant 8 h, puis à un séchage sous vide à 120℃ pendant 12 h. Une pile comprenant une électrode négative constituée d'une plaque métallique de lithium, une membrane constituée d'un film de polypropylène et une solution électrolytique 1M LiPF6-EC/DMC (1: 1, v/v) ont été assemblées dans des boîtes à gants protégées par de l'argon gazeux. Les piles ont été déchargées à 0,1 C sous une tension de coupure spécifique pour tester la première capacité de décharge et la première efficacité, puis ont été déchargées pendant 100 cycles à 1 C sous la même tension de coupure que dans le test de demi-pile, et les taux de rétention de capacité de cycle après 100 cycles ont été enregistrés. Les résultats des tests sont présentés dans le tableau 1, dans lequel un diagramme de comparaison des taux de rétention de capacité de cycle des matériaux de cathode préparés dans l'exemple 1 et l'exemple comparatif 1 est présenté dans la ; et un motif de diffraction de rayons X (DRX) du précurseur fini préparé par le procédé de co-précipitation dans l'exemple 1 et l'exemple comparatif 1 est présenté dans la . Il est montré en DRX que les positions de pic principales des précurseurs ne sont pas évidemment décalées, mais dans l'exemple 1, le rapport d'intensité de pic de I(101)à I(001)est évidemment plus petit. Il a été démontré par des recherches théoriques que le rapport d'intensité de pic de I(101)à I(001)est associé à des défauts dans les précurseurs, et plus le rapport d'intensité de pic de I(101)à I(001)est petit, plus les défauts dans les précurseurs sont nombreux. Ceci démontre directement que la formation des défauts dans le précurseur peut être commandée en changeant les conditions du procédé dans l'exemple 1, réalisant ainsi une préparation pouvant être commandée d'un précurseur avec une structure de défaut de gradient. Le diagramme de distribution de taille de particule des précurseurs finis préparés par le procédé de co-précipitation de l'exemple 1 et de l'exemple comparatif 1 de la présente divulgation est représenté sur la . Comme le montre la , les distributions de taille de particule des précurseurs de l'exemple 1 et de l'exemple comparatif 1 suivent toutes deux des distributions normales. Cependant, la distribution de taille de particule du précurseur dans l'exemple 1 est plus « épaisse », indiquant que sa distribution de taille de particule est plus large, tandis que la distribution de taille de particule du précurseur dans l'exemple comparatif 1 est relativement concentrée. La distribution de taille de particule des précurseurs et le mécanisme d'ajustement de processus dans les exemples se corroborent.
Tableau 1 : Résultats de test de performance de batterie
Capacité de décharge à 0,1 C (mAh/g) Première efficacité Taux de rétention de capacité de cycle après 100 cycles Tension de coupure pour test
Exemple 1 204 91,4 % 92,4 % 2,8 à 4,40 V
Exemple 2 192 90,8 % 93,7 % 2,8 à 4,35 V
Exemple 3 212 92,5 % 91,2 % 2,8 à 4,25 V
Exemple 4 235 94,1 % 90,1 % 2,8 à 4,25 V
Exemple comparatif 1 197 88,2 % 86,3 % 2,8 à 4,40 V
Exemple comparatif 2 226 92,0 % 87,6 % 2,8 à 4,25 V
Comme le montre le tableau 1, le matériau de cathode préparé à partir du précurseur de matériau de cathode qui est préparé par le procédé de préparation de la présente divulgation présente d'excellentes performances électrochimiques, et présente une capacité de décharge à 0,1 C supérieure à 192 mAh/g, une première efficacité supérieure à 90,8 %, et un taux de rétention de capacité de cycle après 100 cycles supérieur à 90,1 %.
Les exemples décrits ci-dessus sont des modes de réalisation préférés de la présente divulgation, mais les modes de réalisation de la présente divulgation ne sont pas limités aux exemples décrits ci-dessus. Tous les autres changements, modifications, substitutions, combinaisons et simplifications effectués sans s'écarter de l'esprit ou du principe de la présente divulgation doivent être des remplacements équivalents et entrent tous dans la portée de protection de la présente divulgation.

Claims (9)

  1. Précurseur de matériau de cathode, dans lequel le précurseur de matériau de cathode est préparé par une réaction de co-précipitation, une valeur de pH d'un système est commandée entre 10 et 12 dans la réaction de co-précipitation ; et après que la réaction de co-précipitation ait atteint l'équilibre, une différence entre des probabilités de défaut d'empilement de déformation fDde cristaux dans le système mesurées dans deux périodes de temps arbitraires à un intervalle de 4 h est supérieure ou égale à 0,7 %, et la probabilité de défaut d'empilement de déformation fDest calculée par une formule : fD=0,19FWHM(101)–0,055FWHM(102)–0,5/D（001）, où FWHM(101)est une demi-largeur de pic d’un pic de diffraction (101), FWHM(102)est une demi-largeur de pic d’un pic de diffraction (102), et D(001)est une taille de grain d'une face de cristal (001), la formule chimique du précurseur de matériau de cathode étant NixCoyMnz(OH)2, dans laquelle 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 0,9, 0 ≤ z ≤ 0,9, et x + y + z = 1.
  2. Précurseur de matériau de cathode selon la revendication 1, dans lequel après que la réaction de co-précipitation a atteint l'équilibre, la probabilité de défaut d'empilement de déformation fDdes cristaux dans le système est de 1 % à 10 %.
  3. Précurseur de matériau de cathode selon la revendication 1, dans lequel le précurseur de matériau de cathode a une valeur span de distribution de taille de particule supérieure ou égale à 1,30, où span=(D90-D10)/D50.
  4. Procédé de préparation pour le précurseur de matériau de cathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant les étapes suivantes consistant à :
    (1) mélanger une solution de sel métallique contenant du nickel, du cobalt et du manganèse avec un agent de précipitation, un agent complexant et une solution de base alcaline pour une réaction pour obtenir une solution mixte, où une valeur de pH d'un système est commandée entre 10 et 12 pendant la réaction, et après qu'une taille de particule D50 du cristal précurseur obtenu ait atteint 1 à 15 µm, ajuster la valeur de pH du système pour commander la réaction de co-précipitation pour atteindre un équilibre ; et
    (2) effectuer une séparation solide-liquide sur la solution mixte obtenue à l'étape (1) pour obtenir un solide, et laver et sécher le solide pour obtenir le précurseur de matériau de cathode.
  5. Procédé de préparation pour le précurseur de matériau de cathode selon la revendication 4, dans lequel à l'étape (1), l'ajustement de la valeur de pH comprend une augmentation de la valeur de pH du système de 0,02 à 0,04 lorsque la D50 du cristal de précurseur est supérieure ou égale à 0,3 µm par rapport à une taille de particule cible, et une diminution de la valeur de pH du système de 0,03 à 0,06 lorsque la D50 du cristal de précurseur est inférieure ou égale à 0,3 µm par rapport à la taille de particule cible.
  6. Procédé de préparation pour un matériau de cathode, comprenant les étapes suivantes consistant à : mélanger le précurseur de matériau de cathode selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 avec une source de lithium et un additif, effectuer un frittage primaire dans une atmosphère aérobie pour obtenir un matériau principalement fritté ; et broyer le matériau principalement fritté, mélanger avec l'additif, et effectuer un frittage secondaire dans une atmosphère aérobie pour obtenir le matériau de cathode.
  7. Procédé de préparation du matériau de cathode selon la revendication 6, dans lequel l'additif est un composé contenant au moins l'un des éléments Ni, Co, Mn, Zr, Al, Mg, Ti, Sr, W, Y, Mo, Sb, Nb, Sn, Zn, La, Ce, B et F, ou une combinaison de composés contenant au moins l'un des éléments Ni, Co, Mn, Zr, Al, Mg, Ti, Sr, W, Y, Mo, Sb, Nb, Sn, Zn, La, Ce, B et F.
  8. Matériau de cathode, préparé par le procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 6 et 7, la formule chimique du matériau de cathode étant Li1+aNixCoyMnzMbO2@Nc, dans laquelle 0 ≤ a ≤ 0,2, 0 ≤ B ≤ 0,03, 0 ≤ c ≤ 0,04, et M et N sont au moins l'un des éléments Ni, Co, Mn, Zr, Al, Mg, Ti, Sr, W, Y, Mo, Sb, Nb, Sn, Zn, La, Ce, B et F.
  9. Utilisation du matériau de cathode selon la revendication 8 dans la préparation d’une batterie lithium-ion.
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