[发明专利]镍钴锰氢氧化物前驱体的制备方法及镍钴锰氢氧化物前驱体和应用

说明书

本发明提供了镍钴锰氢氧化物前驱体的制备方法及镍钴锰氢氧化物前驱体和应用，涉及锂电池正极材料技术领域。该制备方法是采用混合盐溶液与碱溶液、络合剂反应，通过共沉淀法制备得到镍锰钴氢氧化物前驱体，其中，碱溶液是将强碱性阴离子交换树脂加入到去离子水中得到，强碱性阴离子交换树脂既可以充当强碱，也可以用来吸附溶液中的氯离子、硝酸根或者硫酸根等阴离子，改善传统制备方法中上述阴离子对于后续制备工序产生不利的影响。本发明还提供了一种采用上述制备方法制备而成的镍钴锰氢氧化物前驱体，该镍钴锰氢氧化物前驱体形貌较为规整，且颗粒均匀，氯离子、硝酸根离子或者硫酸根等杂质阴离子含量低，不会对后续工序造成不利影响。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料技术领域，具体而言，涉及镍钴锰氢氧化物前驱体的制备方法及镍钴锰氢氧化物前驱体和应用。

背景技术

锂离子电池主要包含正极、负极、可以传导锂离子的电解质以及把正负极隔开的隔膜。其中，锂离子电池正极材料是决定电池电化学性能、安全性能、能量密度以及价格成本的的关键因素。目前，锂离子电池正极材料有很多，主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和镍钴锰酸锂等。其中，镍钴锰酸锂以其比容量高、热稳定性好和价格低廉等优点成为锂离子电池正极材料中最具潜力的一种，在电动车、电动工具等动力领域具有很好的应用前景。

共沉淀-高温固相法为镍钴锰酸锂较为常见的制备方法，即先通过共沉淀法制备出镍钴锰氢氧化物前驱体，再加入锂源烧结，得到镍钴锰酸锂。该方法在加入锂源后的烧结过程中，基本不改变前驱体的形貌和粒度，而镍钴锰酸锂材料的形貌、粒度在锂离子电池的诸多性能中起着关键的作用，所以镍钴锰氢氧化物前驱体的形貌和粒度成为影响镍钴锰酸锂性能的关键，对镍锰钴氢氧化物前驱体制备方法的研究也不在少数。

镍锰钴氢氧化物前驱体通常采用镍盐、钴盐、锰源混合水溶液与氢氧化钠、氨水溶液反应，通过共沉淀法制备得到镍锰钴氢氧化物前驱体。由于反应物多采用镍锰钴的氯盐、硝酸盐或者硫酸盐形式，使得溶液中存在大量的氯离子、硝酸根或者硫酸根离子，这些阴离子在后续洗涤过程中不容易去除干净，从而对镍钴锰酸锂造成不利的影响。比如，氯离子残留在前驱体中，带入后续烧结工序，很容易腐蚀设备。而硝酸盐的硝酸根残留在前驱体中，带入后续烧结工序会产生NO、NO₂等有害气体，污染环境。

有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种镍钴锰氢氧化物前驱体的制备方法，该制备方法是采用镍盐、钴盐、锰盐混合盐溶液与碱溶液、络合剂反应，通过共沉淀法制备得到镍锰钴氢氧化物前驱体，其中，碱溶液是将强碱性阴离子交换树脂加入到去离子水中得到，强碱性阴离子交换树脂既可以充当强碱，也可以用来吸附溶液中的阴离子，去除氯离子、硝酸根离子或者硫酸根离子，改善传统制备方法中上述阴离子的存在对于后续制备工序产生不利影响的缺陷。

本发明的第二个目的在于提供一种镍钴锰氢氧化物前驱体，该镍钴锰氢氧化物前驱体是采用上述镍钴锰氢氧化物前驱体的制备方法制备而成。

本发明的第三个目的在于提供一种镍钴锰氢氧化物前驱体的制备方法或镍钴锰氢氧化物前驱体在制备锂离子电池正极材料镍钴锰酸锂中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种镍钴锰氢氧化物前驱体的制备方法，包括以下步骤：

(a)将镍盐、锰盐和钴盐混合配制成混合盐溶液；将强碱性阴离子交换树脂加入到去离子水中，形成碱溶液；

(b)将混合盐溶液、碱溶液和络合剂混合反应，分离，干燥，得到镍钴锰氢氧化物前驱体。

进一步的，所述强碱性阴离子交换树脂为强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和/或强碱性丙烯酸系阴离子交换树脂；