[发明专利]一种掺杂型镍钴锰氢氧化物前驱体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种掺杂型镍钴锰氢氧化物前驱体及其制备方法，本发明采用共沉淀法合成出球形或类球形氢氧化物前驱体，对应的化学通式为Ni_xCo_yMn_zA_m(OH)₂，其中x+y+z+m＝1,0<x≤0.3、0≤y≤0.2、0.45≤z﹤1，0＜m≤0.05，A为Y、Ln、V、Re、Zr、Ti、Ca、Mg、Si及Al其中的一种或几种，本发明氢氧化物元素分布均匀，颗粒球形度好，比表面积可控，振实密度较高。

技术领域

本发明属于三元前驱体材料制备领域，具体是涉及一种掺杂型镍钴锰氢氧化物前驱体及其制备方法。

背景技术

目前我们最常用的手机、笔记本电脑、移动电源等很多数码产品用的都是锂离子电池。现在的很多新能源汽车、电动车，也是采用的锂离子电池。它被广泛地应用在我们的生活中，使得我们的生活变得更加方便。与其他充电电池相比，锂离子电池具有高能量密度、高电压、寿命长、无记忆效应等优点且锂离子电池的体积比能量和质量比能量高，可充且无污染。其中作为影响锂离子动力电池性能的关键材料，正极材料的研发生产至关重要。

高能密度、长寿命和高安全性正极材料己成为世界各国研发和关注的热点。而前驱体对三元材料的生产至关重要，因为前驱体的品质(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标。可以这么说，三元材料60％的技术含量在前驱体工艺里面。所以制备出性能优异的三元前驱体刻不容缓。高锰型镍钴锰氢氧化物前驱体安全性和稳定性高且成本低，添加的金属元素又可以进一步改善材料的结构稳定性，进而提高后续三元材料的循环性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂型镍钴锰氢氧化物前驱体及其制备方法，以得到元素分布均匀、颗粒球形度好、窄粒径分布、比表面积可控，高振实的前驱体材料。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种掺杂型镍钴锰氢氧化物前驱体，化学通式为Ni_xCo_yMn_zA_m(OH)₂，其中x+y+z+m＝1,0<x≤0.3、0≤y≤0.2、0.45≤z﹤1，0＜m≤0.05，A为Y、Ln、V、Re、Zr、Ti、Ca、Mg、Si及Al其中的一种或几种。

本发明的一种掺杂型镍钴锰氢氧化物前驱体的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照化学通式Ni_xCo_yMn_zA_m(OH)₂,配置Ni、Co、Mn总金属离子浓度为1.5-2.5mol/L的混合盐溶液，然后掺入A元素；配制浓度为4-10mol/L的NaOH溶液；配制3-12mol/L的络合剂溶液；

(2)在密封的反应釜中配置pH为10-13的底液，初始底液的体积占反应釜总体积的40-90％；

(3)向加有底液的反应釜中通入惰性气体如氮气，开启搅拌，转速设置为10-40Hz/min；15-30min后，同时将氨、碱及镍(掺杂有A元素的Ni、Co、Mn混合金属盐溶液)泵打开,镍液流量为60-120ml/min，将液体注入反应釜中进行共沉淀反应，控制整个反应体系的pH值为10-13，溶液温度为30-80℃，惰性气体流量：7-40L/min；当反应釜中液体液位达到溢流口处时，开启溢流阀，物料进入中间罐，开启浓缩罐，使其形成一个闭合循环系统；随着反应时间的增长，体系中物料固含量增大，保持反应釜内固含量在30％-80％，使每间隔2h测试体系中物料粒径；直到粒径涨到工艺要求范围内停止反应；

(4)反应结束后，使用离心机将固液分离并用热碱液洗涤后得到固体湿料；