[发明专利]一种低硫高振实密度的镍钴锰三元前驱体的制备方法

说明书

本发明公开了一种低硫高振实密度的镍钴锰三元前驱体的制备方法。现有方法制备的产品都没有同时满足高振实密度和低硫含量的指标。本发明采用晶体成核与晶体生长分阶段进行的间歇工艺制备镍钴锰氢氧化物，并在晶体生长阶段采用PSP(停止反应‑沉降‑去除上清液‑开启反应)合成工艺来提高镍钴锰氢氧化物颗粒的致密度和减少不合格料，既不需要使用额外的添加剂，也不需要增加反应釜的数量；再通过低浓度的碱液洗涤、干燥后，即得到低硫高振实密度的镍钴锰三元前驱体；所制备的镍钴锰三元前驱体D50为6‑13μm，TD≥2.30g/cc，S含量≤1200ppm。

技术领域

本发明属于锂离子电池三元正极材料前驱体制备技术领域，特别是一种低硫高振实密度的镍钴锰三元前驱体的制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的绿色环保电源，被广泛应用在3C、电动汽车、电动工具及储能等领域。正极材料是决定锂离子电池电化学性能的关键材料，它分为锰酸锂、镍酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、三元正极材料等，其中三元正极材料在成本、能量密度、循环性能、放电电压、热稳定性等方面表现出优良的综合性能，现已逐渐成为电动车用锂离子电池的主流正极材料。

三元正极材料主要是指Li(Ni_1-x-yCo_xMn_y)O₂类和Li(Ni_1-x-yCo_xAl_y)O₂类材料，现绝大部分三元正极材料为Li(Ni_1-x-yCo_xMn_y)O₂类材料，这类材料的前驱体的合成方法有共沉淀法、固相法、溶胶-凝胶法及喷雾干燥法等。其中共沉淀法是目前生产厂家的主流选择，所使用的金属盐原料以硫酸盐最为广泛。随着动力汽车续航里程的要求逐渐提高，对三元正极材料的能量密度的提升迫在眉睫，合成高振实密度的三元前驱体来提升三元正极材料的能量密度是大势所趋。然而，由于高振实密度的三元前驱体的致密度高，其硫酸根不仅可以吸附于颗粒表面，还会夹杂于颗粒内部，且在后续的正极材料烧结过程中得以继续留存，最终严重影响电池的性能。

专利CN201210247245提到一种低铁三元前驱体的制备方法，采用铁络合剂与氨水络合剂一起使用，制备出的三元前驱体振实密度(TD)在2.20～2.25g/cc。专利CN201410155002.8提到一种锂电池用三元材料前躯体镍钴锰氢氧化物及其制备方法，采用多个反应釜的连续加间歇工艺，当第一个反应釜浆料满时，溢流至第二个反应釜，第二个反应釜同样以第一个反应釜的工艺进行继续合成，依此类推，直到物料达标时停止反应，这种合成工艺可以减少不合格料，合成的物料TD在2.2g/cc以上。专利CN201310278462提到一种低硫三元前驱体的制备方法，制备的三元前驱体采用涡轮搅拌碱洗槽进行洗涤，洗涤碱液为0.1～4mol/L的LiOH溶液，洗涤后的S含量低于2000ppm。上述三个专利制备的产品都没有同时满足高振实密度和低硫含量的指标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种低硫高振实密度镍钴锰氢氧化物的制备方法，其采用晶体成核与晶体生长分阶段进行的间歇工艺制备镍钴锰氢氧化物，并在晶体生长阶段采用“停止反应-沉降-去除上清液-开启反应”的合成工艺提高镍钴锰氢氧化物颗粒的致密度和减少不合格料，既不需要使用额外的添加剂，也不需要增加反应釜的数量；再通过低浓度的碱液洗涤、干燥后，以得到低硫高振实密度的镍钴锰三元前驱体。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种低硫高振实密度的镍钴锰三元前驱体的制备

方法，其包括

如下步骤：

1)选用镍、钴、锰可溶性盐为原料与纯水配成混合盐溶液；