[发明专利]一种高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体及其制备方法

权利要求书

1.一种高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体的制备方法，其特征在于，所述的镍钴铝酸锂前驱体的分子式为Ni_xCo_yAl_z(OH)₂，其中x+y+z＝1、0.8≤x＜1.0；所述的镍钴铝酸锂前驱体的截面形貌为由内向外的放射状；

所述制备方法包括以下步骤：

(1)反应溶液的配置：将镍盐、钴盐溶解成浓度为1～3mol/L的混合盐溶液；将铝盐配制成浓度为0.05～0.5mol/L的铝盐溶液；将碱溶解成浓度为4～10mol/L的碱溶液；配制浓度为5～13mol/L的氨水溶液作为络合剂；

(2)晶种制备：将氨水溶液和碱溶液依次加入已装有半釜水或满釜水的反应釜内，调节釜内氨浓度为0.25～0.40M，pH值为11.5～12.5，控制釜内温度为40～70℃，搅拌速度为500～800rpm，达到晶核形成条件，形核0.5-2h，控制成核粒径1.0～2.0μm；维持釜内反应温度、搅拌速度恒定，向釜内再次加入碱溶液和氨水溶液，调节釜内氨浓度和pH值达到晶核生长条件；最后将混合盐溶液、铝盐溶液按前驱体所设计元素比例并流加入釜内，同时加入碱溶液和氨水溶液维持釜内氨浓度和pH值恒定，然后控制晶种制备时间，达到晶种设定粒径，完成晶种溶液制备；

(3)晶体生长：取出部分晶种溶液，加入另一加有半釜水的反应釜内，调节釜内溶液固含量至一定值，调节釜内反应温度和搅拌速度至一定值，调节釜内氨浓度和pH值至晶体生长条件，将混合盐溶液、铝盐溶液按前驱体所设计元素比例并流加入釜内，同时加入碱溶液和氨水溶液维持釜内氨浓度和pH值恒定，使晶体定向均匀生长；

(4)晶体的陈化：当步骤(3)中晶体粒度达到预定尺寸时，将其溢流至陈化釜进行陈化；

(5)晶体的洗涤、干燥：将步骤(4)陈化后的物料排入离心机，用热水和1～4mol/L的热碱多次洗涤，直至洗水pH＜10.0；将洗涤后的物料烘干后得到高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体。

2.根据权利要求1所述的一种高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体的制备方法，其特征在于，所述的镍盐为硫酸镍、氯化镍、硝酸镍和乙酸镍中的一种；所述的钴盐为硫酸钴、氯化钴、硝酸钴和乙酸钴中的一种；所述的铝盐为偏铝酸钠；所述的碱为氢氧化钠。

3.根据权利要求1所述的一种高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的晶核生长的pH值为11.0～12.0，氨浓度为0.35～0.55M，所述的晶种制备时间为5～40h，所述的晶种设定粒径为D50＝3.0～4.5μm。

4.根据权利要求1所述的一种高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(3)调节釜内溶液固含量为3～10％，调节釜内反应温度为40～70℃，调节釜内搅拌速度为300～600rpm，调节釜内pH值为10.5～12.0，调节釜内氨浓度为0.35～0.70M，所述的晶体定向生长速率为0.05-0.25μm/h。

5.根据权利要求1所述的一种高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体的制备方法，其特征在于，当步骤(3)中晶体粒度达到6～15μm时，将其溢流至陈化釜以50-150rpm的转速进行陈化，陈化温度为40～70℃，时间为2～30h。

6.根据权利要求1所述的一种高放射状、高振实的镍钴铝酸锂前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(5)中热碱与热水的体积比为1:1，陈化后的物料与热水的质量比为1:5～1:10，热水和热碱的温度为40-70℃。