[发明专利]一种镍钴锰前驱体颗粒的制备方法

说明书

本发明涉及一种镍钴锰前驱体的制备方法，具体为：将可溶性镍盐分别与可溶性钴盐、可溶性锰盐和掺杂金属T的可溶性盐配制成镍钴溶液、镍锰溶液和镍T溶液，其中所述镍钴溶液的浓度大于所述镍锰溶液的浓度，所述镍锰溶液的浓度大于所述镍T溶液的浓度；将所述镍钴溶液和所述镍锰溶液混合，加入络合剂以得到混合溶液，并且通过加入碱溶液将所述混合溶液pH值调节至9‑11.5；然后将所述镍T溶液加入至所述混合溶液，于惰性气氛下反应，以得到颗粒均匀，纯度高，化学性能稳定镍钴锰前驱体颗粒。本发明制备得到的镍钴锰前驱体颗粒由核心至表面，镍元素的相对含量呈梯度降低，掺杂元素的相对含量呈梯度升高。

技术领域

本发明涉及一种镍钴锰前驱体颗粒的制备方法，具体涉及一种液相梯度掺杂制备镍钴锰前驱体颗粒的方法，属于锂电池正极材料制备领域。

背景技术

三元正极材料普遍存在结构稳定性差的问题，大量研究证明，在不过分降低材料电化学性能的前提下，在三元正极材料表面进行元素掺杂，可以有效的将电解液与活性材料隔绝，避免两者之间发生副反应，改善材料的稳定性。

同时，通过对三元正极材料进行元素掺杂还能大幅度提高其循环性能，进而提升锂离子电池的续航能力。

中国专利申请号2017107732466公开了一种掺杂锌的镍钴锰三元材料的制备方法。该专利中，将镍、钴、锰和掺杂锌的化合物混合，通过湿磨、加锂的化合物、加氨水、陈化、冷却、干燥等步骤制备得到了干燥的前驱物。将干燥的前驱物置于氧气气氛中，采用程序升温法制得掺锌的三元正极材料。该发明采用液相混锂的方法制备三元正极材料的前驱体颗粒。该方法极大地增加了工艺的复杂性，同时只能掺杂锌元素，适用范围不广。

中国专利申请号201410462261公开了一种梯度掺杂的锂离子电池正极材料及其制备方法。该专利中，将锂源与前驱体颗粒烧结产物浸渍于掺杂元素的溶液中，得到表面覆有掺杂元素的产品，再将该产品与未浸渍过溶液的锂源混掺，烧结后得到梯度掺杂的锂离子电池正极材料。该发明掺杂方法落后。而且，简单的浸渍很难使掺杂元素在前驱体颗粒中呈梯度分布。同时，该方法只能将掺杂元素以渗透的方式包裹在三元前驱体颗粒表面，容易造成掺杂元素在三元前驱体颗粒表面的富集。

由此可见，现有技术主要采用在制备锂盐的过程中通过固相法掺杂元素的方法进行元素掺杂，这会造成掺杂元素局部富集，干扰产品颗粒的均一性，降低产品稳定性，进而在一定程度上提高材料电容量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液相梯度掺杂制备镍钴锰前驱体的方法，该方法能够制备由核心至表面，镍元素的相对含量呈梯度降低，掺杂元素的相对含量呈梯度升高的、粒度分布均匀并且可用作提供高电容量的正极材料的镍钴锰前驱体颗粒。

本发明提供了一种液相梯度掺杂制备镍钴锰前驱体的方法，所述镍钴锰前驱体颗粒的结构式为Ni_xCo_yMn_wT_z(OH)₂，其中T为选自Al、Mg、W、Zr、Ti、Y、Mo或Nb中的一种，且0.8≤x＜1，0＜y≤0.1，0＜w≤0.1，0.001＜z≤0.01，x+y+w+z=1，所述方法包括以下步骤：

S1. 将可溶性镍盐分别与可溶性钴盐、可溶性锰盐和掺杂金属T的可溶性盐配制成镍钴溶液、镍锰溶液和镍T溶液，其中所述镍钴溶液的浓度大于所述镍锰溶液的浓度，所述镍锰溶液的浓度大于所述镍T溶液的浓度；

S2. 将所述镍钴溶液和所述镍锰溶液混合，加入络合剂以得到混合溶液，并且通过加入碱溶液将所述混合溶液pH值调节至9-11.5；

S3. 然后将所述镍T溶液加入至所述混合溶液，于惰性气氛下反应，以得到所述镍钴锰前驱体颗粒。

所述镍钴锰前驱体颗粒由核心至表面，镍元素的相对含量呈梯度降低，掺杂金属T元素的相对含量呈梯度升高。