[发明专利]制备具有铝元素梯度分布的镍钴铝前驱材料和正极材料的方法

权利要求书

1.一种采用共沉淀法制备球形氢氧化镍钴铝前驱材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:

a)配制镍盐和钴盐混合的镍钴盐水溶液、含有络合剂I的溶液、含有络合剂II的溶液和氢氧化钠溶液，并将铝盐与络合剂I混合配制成含铝络合溶液；

b)在反应釜中预先加入含有所述络合剂II的底液；

c)将所述镍钴盐水溶液、所述含有络合剂I的溶液、所述含有络合剂II的溶液、所述含铝络合溶液和所述氢氧化钠溶液加入不断搅拌的所述反应釜中沉淀反应获得所述前驱材料，其中所述镍钴盐水溶液、所述含有络合剂II的溶液和所述氢氧化钠溶液各自以恒定流速流加加入所述反应釜中，所述含铝络合溶液和所述含有络合剂I的溶液以以下方式加入：将所述含铝络合溶液以恒定流速流加加入固定体积的所述含有络合剂I的溶液中与所述含有络合剂I的溶液混合，同时将所述含铝络合溶液与所述含有络合剂I的溶液的混合溶液以恒定流速流加加入所述反应釜，从而使得所述混合溶液中铝浓度逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、醋酸镍和硝酸镍中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述钴盐为硫酸钴、氯化钴、醋酸钴和硝酸钴中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的络合剂I为三乙醇胺、氟化铵、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸钠和氢氧化钠中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的络合剂II为氨水、三乙醇胺、氟化铵、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸钠中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的铝盐为硝酸铝、硫酸铝或醋酸铝中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述镍钴盐水溶液中镍盐与钴盐的摩尔比为1-19。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述镍钴盐水溶液中镍盐和钴盐的总浓度为0.2～2.5mol/L。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氢氧化钠溶液的浓度为2～10mol/L。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含铝络合溶液中铝元素和所述络合剂I的摩尔比为1:0.01～20.0。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述底液中络合剂II的浓度为0.3～2mol/L。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述底液的pH为10～12。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述镍钴盐水溶液、所述含有络合剂II的溶液、所述氢氧化钠溶液和所述混合溶液流加加入所述反应釜的流速比为1:(0.05～50):(0.1～10):(0.01～100)。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含铝络合溶液流加加入固定体积的所述含有络合剂I的溶液中的流速为0.1mL/min～2000mL/min。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应釜中的搅拌速度为50～1000转/分钟。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤c)中的反应温度为20～80℃。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤c)中的反应时间为5至100小时。

18.一种梯铝型锂离子电池锂镍钴铝氧正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

1)采用如权利要求1-17中任意一项所述的方法制备球形氢氧化镍钴铝前驱材料；

2)将步骤1)获得的所述前驱材料洗涤、过滤和干燥；

3)将所述前驱材料与氢氧化锂均匀混合后，置于氧气气氛炉中煅烧，冷却至室温后获得所述梯铝型锂离子电池复合正极材料。

19.根据权利要求18所述的梯铝型锂离子电池锂镍钴铝氧正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)包括：将所述前驱材料用20～80℃、浓度为3～30wt％的氯化钠溶液搅拌清洗10～60min；采用20～80℃的去离子水清洗沉淀数次，至最终pH值低于10；将清洗后的湿料置于于60～150℃下干燥6～60h。

20.根据权利要求18或19所述的梯铝型锂离子电池锂镍钴铝氧正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)包括：将清洗干燥后的前驱材料与氢氧化锂均匀混合，于氧气气氛炉中于650～850℃煅烧10～30h，冷却至室温后获得梯铝型锂镍钴铝氧正极材料。