[发明专利]一种镍钴铝三元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种镍钴铝三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：将镍盐溶液、钴盐溶液、铝盐溶液和氨水分别加入密封的容器中，对容器加压，调节压强为0.2‑0.5MPa，在常温下反应，直到不再生成沉淀为止，处理即得镍钴铝前驱体；将得到的镍钴铝前驱体与碳酸锂混合得到混合物，往混合物中加入乙醇和葡萄糖，混合均匀后进行烧结，得到镍钴铝三元正极材料。本发明控制反应体系的压强为0.2‑0.5MPa，缩短反应时间，实现在常温下制备镍钴铝三元材料前驱体，降低了能源的消耗，并且在此压强范围内能够使铝离子形成沉淀的速度与镍钴离子共沉淀的速度一致，从而实现镍钴铝共同沉淀，得到各元素均匀分布的镍钴铝三元正极材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，具体涉及一种镍钴铝三元正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池由于具有比能量大、工作电压高、安全性高、环境污染小等优点，在各种便携式电子设备、电动汽车和新能源存储等领域有广泛的应用前景。而正极材料是锂离子电池产品的核心组成部分，其直接影响电池的最终使用性能，而且正极材料所占电池成本的比例达到40％左右，因此锂离子电池正极材料一直是研究热点。

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，一般采用镍钴锰三元体系或镍钴铝三元体系。其中镍钴铝三元材料的容量是最高的，镍钴铝三元体系因掺铝元素效果最佳，循环寿命长，但存在一个问题：铝元素是两性物质，在碱性较弱时生成氢氧化铝，但碱性较强时，会生成铝酸盐，很难控制；因此，国内大部分电池厂家都还在使用镍钴锰三元体系材料。

另外，目前得到的三元前驱体通常是直接与锂源按照一定的比例混合，然后高温煅烧得到三元正极材料。此种方法通常存在以下缺陷：三元前驱体与锂源混合不均匀，在高温煅烧的时候容易烧结成块，得到的三元正极材料的纯度较低，影响锂离子电池的性能和寿命。

申请号CN201711144863.6的发明专利公开了一种镍钴铝三元材料前驱体及其制备方法，包括步骤如下：按摩尔比Ni/Co/Al为80:15:5称取镍源、钴源、铝源化合物，用去离子水配制成混合溶液；将混合溶液与配制好的沉淀剂、络合剂溶液并流进入反应釜中，在25～85℃下搅拌，pH值控制在8～12，pH值稳定后，继续反应2～24h；料浆自然冷却，水洗、过滤、干燥，得到镍钴铝三元材料前驱体，镍钴铝三元材料前驱体和锂化合物在700～800℃下煅烧，期间通入氧气，烧结10～15小时制得三元正极材料镍钴铝酸锂。此专利在常压下将镍源、钴源、铝源化合物和沉淀剂、络合剂反应，为了提高共沉淀的速度，反应pH值控制在8～12，但是碱性较强容易生成铝酸盐，铝难以与镍和钴沉淀形成均匀的单一层状结构，也难以形成球形大颗粒沉淀；并且此专利中得到的镍钴铝三元材料前驱体直接和锂化合物混合后煅烧，三元前驱体与锂源混合不均匀，在高温煅烧的时候容易烧结成块，得到的三元正极材料的纯度较低，影响锂离子电池的性能和寿命。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种镍钴铝三元正极材料的制备方法。

本发明提供了一种镍钴铝三元正极材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将镍盐溶液、钴盐溶液、铝盐溶液和氨水分别加入密封的容器中，对容器加压，调节压强为0.2-0.5MPa，在常温下反应，直到不再生成沉淀为止，处理即得镍钴铝前驱体；

b)将得到的镍钴铝前驱体与碳酸锂混合得到混合物，往混合物中加入乙醇和葡萄糖，混合均匀后进行烧结，烧结完全后得到镍钴铝三元正极材料。

优选的，步骤a)中所述镍盐为硫酸镍或硝酸镍。

优选的，步骤a)中所述钴盐为硫酸钴或硝酸钴。

优选的，步骤a)中所述铝盐为硝酸铝和氯化铝。