[发明专利]复合络合剂及制备锂离子动力电池正极前驱体材料的方法

说明书

本发明公开了一种复合络合剂及制备锂离子动力电池正极前驱体材料的方法，属于锂离子正极材料技术领域，采用柠檬酸盐和谷氨酸盐（或甘氨酸盐）两种绿色有机盐组合作为新型复合络合剂，调节并控制反应体系的pH值及温度。本发明的沉淀反应程度更完全，反应过程更缓和，且具有较高的沉淀转化效率，实现了富镍正极材料前驱体(Ni_0.6Mn_0.2Co_0.2)(OH)₂的低成本、绿色环保生产。本发明制备的前驱体颗粒形貌均匀，同时共沉淀工艺的优化及有机盐络合剂浓度的精确控制都极大的降低了反应废液及重金属离子对环境的污染，实现了真正意义上的绿色环保生产，具有极高的工业化价值。

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池正极材料技术领域，涉及一种复合络合剂和含有该络合剂制备锂离子动力电池正极前驱体材料的复合溶液，具体是一种复合络合剂及制备锂离子动力电池正极前驱体材料的方法。

背景技术

由于富镍基锂电池具有能量密度高、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等优势，得到包括新能源汽车、通信、军事、能源等诸多领域的广泛青睐。正极材料对其锂离子电池的电化学性能和安全性起着至关重要的影响，而正极材料又由其相应前驱体烧结制备，络合剂是影响前驱体材料性能的重要因素之一。

目前共沉淀法是制作锂离子电池材料前驱体最为简单常用和经济适用的方法：将含镍、钴、锰的溶液与络合剂混合，调节pH值生成沉淀，经过滤，洗涤，烘干得到前驱体材料。在共沉淀过程中，由于镍、钴、锰三种金属离子氢氧化物的沉淀积常数差异较大，(K_[Ni(OH)2]＝5.48×10^-16,K_[Co(OH)2]＝5.92×10^-15,K_[Mn(OH)2]＝1.9×10^-13，该数据出自《兰氏化学手册(第二版)》)，因而需要合适的络合剂调节各金属阳离子。企业中通常采用单一氨水作为络合剂，但是其挥发出的氨气对眼、鼻、皮肤有刺激性和腐蚀性，威胁操作人员身体健康，并且废液的处理问题严峻。目前，也有极少的文献指出了使用单一的新型络合剂，但是采用单一络合剂合成的前驱体制备的正极材料其充放电性能一般，同时单一络合剂对实验环境较敏感，对实验条件的控制要求较高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种复合络合剂及制备锂离子动力电池正极前驱体材料的方法，该方法通过采用两种绿色有机盐作为新型复合络合剂，并调节控制反应体系的pH值，使沉淀反应程度更完全，反应过程更缓和，且具有较高的沉淀转化效率，实现了富镍基正极材料前驱体(Ni_0.6Mn_0.2Co_0.2)(OH)₂的低成本、绿色环保生产。

本发明是这样实现的：

一种复合络合剂，其特征在于，所述的复合络合剂组分包括：摩尔比为0.5:1～5:1的柠檬酸盐和谷氨酸盐(或者甘氨酸盐)；所述的柠檬酸盐浓度为：0.5～2.5mol/L；谷氨酸盐浓度为：0.5～2.5mol/L；甘氨酸盐浓度为：0.5～2.5mol/L。

本发明还公开了一种利用复合络合剂制备锂离子动力电池正极前驱体材料的方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一，溶液的配置：

1.1，配制金属离子溶液；分别选取镍盐、钴盐、锰盐的混合溶液，配置成浓度为2.0～4.0mol/L的金属阳离子溶液；

1.2，配制复合络合剂；将柠檬酸盐与谷氨酸盐(或甘氨酸盐)按摩尔比0.5:1～5:1混合，配置成浓度为1.5～5.0mol/L的复合络合剂；

1.3，将上述金属阳离子溶液与复合络合剂按照摩尔比为1:(0.75～1.5)的比例混合，混合后得到制备前驱体的复合溶液；

1.4，配制浓度为2.0～4.0mol/L的碱性溶液；