[发明专利]一种制备电池材料前驱体镍钴铝的方法

说明书

一种制备电池材料前驱体镍钴铝的方法，包括以下步骤1）将镍盐、钴盐和铝盐配制成合成溶液，其中金属含量比例为Al：CO=1:1‑1:3，Al：Ni=1:8‑1:9；2）在反应釜中加入底液、络合剂和沉淀剂，络合剂包括氨水，沉淀剂为可溶性氢氧化物；3）将配制好的合成溶液与络合剂、沉淀剂一起并流加入反应釜中，反应过程中控制PH值为9‑12，反应温度为70‑100摄氏度；反应经过48‑96h后可得到镍钴铝氢氧化物前驱体，并将得到的前驱体固液分离、洗涤并且烘干。本发明制备电池材料前驱体镍钴铝的方法生产出来的镍钴铝前驱体颗粒均匀，分散性好。

技术领域

本发明涉及一种电池材料，尤其涉及一种制备电池材料前驱体镍钴铝的方法。

背景技术

目前，市场上应用最广泛的锂离子正极材料是LiCoO₂，其综合性能比较优良，但实际可逆容量较低(140 m Ah•g^-1) ，价格较贵。这大大限制了其应用范围，使其只能主要应用于3C数码产品，无法大规模在蓬勃发展的新能源汽车领域使用。已经在新能源汽车领域使用的磷酸铁锂，由于其工作电压和比容量很低，无法满足新能源汽车对于高能量密度的要求。

比容量更高的LiNiO₂具有与LiCoO₂十分相似的层状结构，其理论容量LiCoO₂几乎相同,而实际可逆容量比LiCoO₂高、且价格便宜、对环境污染小，缺点是材料合成困难，循环性能较差，综合性能尚不能满足商品化锂离子电池的要求。近来的研究发现，以Co和Al取代LiNiO₂中的部分Ni，合成出的LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂(0 < x < l、0<y <1) 也具有与LiCoO₂和LiNiO₂十分相似的层状结构，兼有LiCoO₂和LiNiO₂的优点，即比容量高、循环性能好、合成容易、成本较低。因此，对于LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂ 的研究受到了人们的高度重视，该材料被认为是有可能取代LiCoO₂和LiFePO₄的新一代锂离子电池正极材料。目前，LiNi_1-x-yCo_xAl_yO₂的制备方法主要有固相合成和液相合成。

固相法合成一般是以镍、钴和铝的化合物和锂源化合物进行混合烧结，但这种固体混料方式不能达到原子级别的均匀，性能难以充分发挥，传统的液相法虽然可以解决此问题，但工艺复杂、性能较差、产量较低。 由于Al(OH)₃的Ksp=1.3×10^-33与Co(OH)₂的Ksp=1.6×10^-15、Ni(OH)₂的Ksp=2.0×10^-15相差很大，造成了在镍钴铝元素进行共沉淀反应时，铝离子的沉淀速度要明显快于镍钴离子，从而易形成胶体或由超细纳米絮粒团聚而成的絮球，这严重影响了合成出的镍钴铝前驱体的结晶度，进而降低了材料的物化性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种生产出来的颗粒均匀，分散性好，工艺简单，产量高的制备电池材料前驱体镍钴铝的方法。