[发明专利]制备镍钴锰三元材料前驱体的方法

说明书

本发明公开了制备镍钴锰三元材料前驱体的方法。该方法包括：(1)向反应底液中加入复合金属盐溶液、复合沉淀剂、络合剂和晶种浆料进行合成反应，得到混合浆料；(2)将所述混合浆料的一部分作为所述晶种浆料返回步骤(1)中用于所述合成反应；(3)将所述混合浆料的另一部分进行后处理，以便得到所述镍钴锰三元材料前驱体。该方法通过利用镍钴锰三元材料前驱体晶种进行共沉淀反应，制备得到的镍钴锰三元材料前驱体产品颗粒球形度好、粒径分布均一，且工艺流程简单，工艺参数稳定。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体而言，本发明涉及制备镍钴锰三元材料前驱体的方法。

背景技术

锂离子电池因其能量密度大、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛应用在3C小家电，水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解质等部分组成。其中正极不仅作为电极材料参与电化学反应，还要作为锂离子源，所以应尽量满足以下条件：比容量大、工作电压高、充放电的高倍率性能好、循环寿命长、安全性好等。正极材料在锂电池的总成本中占据40％以上的比例，并且正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以锂电正极材料在锂电池中占据核心地位。

三元正极材料一经提出，就受到广泛关注而成为研究热点。镍钴锰三元材料集合了镍、锰、钴各自的优点，具有成本较低、比容量较高、循环性能稳定等优点，其电化学性能主要受到前驱体材料品质的影响。前驱体材料的主要性能指标包括振实密度、平均粒径、颗粒球形度等等。然而，现有的镍钴锰三元材料前驱体(NCM三元材料前驱体)生产工艺生产得到的产品仍存在产品粒度分布范围过大、球形度差等问题，且现有工艺中碱溶液配制需要新水，造成后续水膨胀严重，水处理成本居高不下；另外，现有工艺合成的氢氧化物中由于碱式硫酸盐的存在，造成产品中硫元素含量高。由此可见，现有的镍钴锰三元材料前驱体生产工艺生仍有改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出制备镍钴锰三元材料前驱体的方法。该方法通过利用镍钴锰三元材料前驱体晶种进行共沉淀反应，制备得到的镍钴锰三元材料前驱体产品颗粒球形度好、粒径分布均一，且工艺流程简单，工艺参数稳定。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备镍钴锰三元材料前驱体的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)向反应底液中加入复合金属盐溶液、复合沉淀剂、络合剂和晶种浆料进行合成反应，得到混合浆料；(2)将所述混合浆料的一部分作为所述晶种浆料返回步骤(1)中用于所述合成反应；(3)将所述混合浆料的另一部分进行后处理，以便得到所述镍钴锰三元材料前驱体。

根据本发明实施例的制备镍钴锰三元材料前驱体的方法，通过在复合金属盐溶液、复合沉淀剂和络合剂的共沉淀反应中加入晶种浆料，可以利用晶种作为反应体系中三元材料前驱体一次颗粒合成二次颗粒的高质量生长模板，从而显著提高制备得到的镍钴锰三元材料前驱体产品的品质。该晶种浆料来自于共沉淀反应所得的混合浆料，通过将混合浆料的一部分作为晶种浆料返回共沉淀反应，可以实现镍钴锰三元材料前驱体的连续化生产。由此，根据本发明实施例的利用晶种制备镍钴锰三元材料前驱体的方法，制备得到的镍钴锰三元材料前驱体产品颗粒球形度好、粒径分布均一，且工艺流程简单，工艺参数稳定。

另外，根据本发明上述实施例的制备镍钴锰三元材料前驱体的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述反应底液中包括硫酸铵。

在本发明的一些实施例中，所述反应底液中硫酸铵的浓度为5～20g/L。

在本发明的一些实施例中，所述反应底液的pH值为10.0～12.0。

在本发明的一些实施例中，所述复合金属盐溶液中金属离子的浓度为1.5～3.0mol/L。