[发明专利]一种球形氢氧化镍钴铝的制备方法

说明书

本发明公开一种球形氢氧化镍钴铝的制备方法。将电池级硫酸钴溶解到去离子水中，配制硫酸钴溶液，然后在搅拌状态下通入臭氧，得到钴沉淀物的浆料；然后将电池级硫酸镍加入到钴沉淀物的浆料中，搅拌完全溶解，加入分散剂，然后加入尿素，搅拌反应，得到镍包覆钴的沉淀颗粒；将镍包覆钴沉淀颗粒经过过滤后，将过滤后的滤渣加入氢氧化钠溶液浸泡，浸泡后，加入偏铝酸钠，完全溶解，然后在搅拌下通入二氧化碳气体，得到镍钴铝沉淀；将镍钴铝沉淀过滤后洗涤，然后进行烘干、筛分、除铁和包装，即得。本发明得到核壳结构的氢氧化镍钴铝沉淀，可以提高镍的含量，减少钴的含量，同时确保了安全性，成本低，提高了最终正极材料的克容量。

技术领域

本发明涉及一种球形氢氧化镍钴铝的制备方法，属于锂电池材料技术领域。

背景技术

当今世界，化石燃料的过度消耗以及随之产生的环境问题已成为制约人类社会发展的关进因素，建设高效节能型以及低碳型新型社会成为全球关注的热点。21世纪将走入混合电动车(HEV)、电动车(EV)的时代。在现有的新能源汽车动力电池中，锂离子电池生产成本相对较低，重复充电利用非常方便，相比其他可携带能源具有更高的成本优势。因此，这类电池成为了目前最受欢迎的动力电源。根据ITRI/IEK分析的数据，全球锂离子电池市场保持连续正值增长，其中72％的锂离子电池应用于IT/ESS领域，预测动力锂离子电池保持连续增长趋势。

目前已经量产的锂离子动力电池正极材料包括钴酸锂(LiCoO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)、锰酸锂(LiMn2O4)和三元材料(镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂)产品。镍钴铝酸锂三元材料用于锂离子动力电池，使得电池系统的质量能量密度和体积能量密度均得到很大提高。电池组的高功率特性好，特别适用于纯电动车或插电式混合动力汽车，目前NCA材料的合成技术在中国处于相对落后的状态。

镍钴铝(NCA)三元电池材料是制作动力锂电池的新型材料之一，由于其在资源占用、性价比、安全性等方面的优势，已经被视为未来动力锂电池的新一代正极活性物质，市场前景广阔。镍钴铝三元动力电池材料前驱体材料产品，这既符合国家产业政策，也是市场发展的需要。

但是由于铝为三价，其与镍钴的沉淀pH相差太大，且钴镍铝在此材料中有不同的作用，钴有高容量，但是安全性差，镍的容量高，但是热稳定差、循环性能差，而Al作为掺杂元素，能够稳定晶格结构，减少塌陷。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种球形氢氧化镍钴铝的制备方法，实现了镍钴铝的梯度制备，得到核壳结构的氢氧化镍钴铝沉淀，可以提高镍的含量，减少钴的含量，同时确保了安全性，成本低，提高了最终正极材料的克容量。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种球形氢氧化镍钴铝的制备方法，其为以下步骤：

(1)将电池级硫酸钴溶解到去离子水中，配制成浓度为1-1.5mol/L的硫酸钴溶液，然后调节溶液的pH为2.5-3,搅拌状态下通入臭氧，在温度为45-50℃反应2-3小时，得到钴沉淀物的浆料；

(2)然后将电池级硫酸镍加入到钴沉淀物的浆料中，搅拌完全溶解，使得浆料中镍的浓度为1-1.5mol/L，加入分散剂，然后加入尿素，在温度为95-100℃搅拌反应3-4小时，得到镍包覆钴的沉淀颗粒；

(3)将镍包覆钴沉淀颗粒经过过滤后，将过滤后的滤渣加入氢氧化钠溶液浸泡，浸泡30-45min后，加入偏铝酸钠，完全溶解，然后在搅拌下通入二氧化碳气体，得到镍钴铝沉淀；

(4)将镍钴铝沉淀进行过滤后洗涤，然后进行烘干、筛分、除铁和包装，得到球形氢氧化镍钴铝。

所述步骤(1)中通入臭氧的总摩尔数为钴摩尔数的6-8倍，开始30min内，通入的臭氧的速度为后面通入臭氧速度的2-3倍,搅拌转速为150-200r/min。

加入的硫酸钴、硫酸镍、偏铝酸钠的摩尔比为9:0.5:0.5。