[发明专利]一种镍钴锰三元正极材料的制备方法

权利要求书

1.一种镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：依次包括下列步骤：

步骤（1），向反应装置中通入二氧化碳与氧气的混合气，向反应装置中匀速加入镍钴锰混合溶液，同时加入碱溶液控制所述反应装置内的反应液的pH值为9.5~10.5，投料过程强烈搅拌，并在75~95℃反应温度下制备核壳结构的镍钴锰三元前驱体的核，该核为α型结构的镍钴锰三元前驱体；在所述步骤（1）中，所述核中镍离子为二价，钴离子和锰离子的价态均为三价，核的通式为[Ni²⁺_1−x-yCo³⁺_x Mn³⁺_y(OH)₂]CO₃^2-_(x+y)/2，其中，0.17≤(x+y)≤0.33；

步骤（2），暂停加液，将所述混合气切换至氮气，调节所述反应装置内的温度至45~65℃，晶化1~2小时后，加入碱溶液调整反应液的pH值至11.5-12.5；

步骤（3），再将所述镍钴锰混合溶液和络合剂溶液分别以匀速并流方式加入所述反应装置中，同时加入碱溶液控制所述反应装置内的反应液的pH值为11.5~12.5，投料过程强烈搅拌，控制反应温度为45~65℃，并在氮气气氛保护下反应制备核壳结构的镍钴锰三元前驱体的壳，该壳为β型结构的镍钴锰三元前驱体；

步骤（4），将所述步骤（3）得到的产物经陈化、液固分离、洗涤及干燥处理，得到复合α与β型核壳结构的镍钴锰三元前驱体；

步骤（5），将所述步骤（4）得到的核壳结构的镍钴锰三元前驱体与氢氧化锂球磨混合，其中所述核壳结构的镍钴锰三元前驱体中镍离子、钴离子、锰离子三者总和与氢氧化锂的摩尔比为1：1.05，在空气气氛下400~600℃烧结6~10小时，得到预烧三元正极材料；

步骤（6），将所述步骤（5）得到的预烧三元正极材料在氧气气氛下700~900℃高温烧结20~30小时，得到镍钴锰三元正极材料。

2.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤（1）和步骤（3）中，所述镍钴锰混合溶液中的镍盐为硫酸盐、硝酸盐以及氯化物中的至少一种，钴盐为硫酸盐、硝酸盐以及氯化物中的至少一种，锰盐为硫酸盐、硝酸盐以及氯化物中的至少一种，镍钴锰混合溶液中Ni²⁺:(Co²⁺+Mn²⁺)的摩尔比为2.33~7.33:1。

3.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，所述混合气中二氧化碳的体积浓度为10~20%，二氧化碳与钴离子和锰离子二者之和的摩尔比为0.5~1:1。

4.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，所述壳中镍离子、钴离子和锰离子的价态均为二价，其通式为Ni²⁺_1-x-yCo²⁺_xMn²⁺_y(OH)₂，其中，0.17≤(x+y)≤0.33。

5.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤（3）中，所述络合剂为氨水，络合剂在反应液中控制氨含量为1-2mol/L。

6.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤（1）中，搅拌的速度为100~300rpm。

7.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，搅拌的速度为300~600rpm。

8.根据权利要求1所述的镍钴锰三元正极材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤（1）、步骤（2）以及步骤（3）中，所述碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。