[发明专利]一种三元正极材料前驱体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种三元正极材料前驱体及其制备方法，所述方法包含：1)将硫酸镍水溶液、硫酸钴水溶液和硫酸锰水溶液混合，且硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰的摩尔比为(1‑9):(0.5‑5):(0.5‑5)，得到混合金属盐溶液；2)在惰性气氛中，将混合金属盐溶液与沉淀剂、络合剂滴加混合后进行反应，产生沉淀物；3)当沉淀物的D50达到5‑15um时，通入含有氧气的气体，使沉淀物的表面上发生氧化反应，通入气体直至沉淀物的比表面积达到5‑20m²/g后停止，将氧化反应后的体系进行固液分离，得到三元正极材料前驱体。本发明制备得到的三元正极材料前驱体的硫含量在500ppm以下，并且得到的前驱体的形貌良好。

技术领域

本发明涉及一种三元正极材料前驱体的制备方法，属于锂离子电池正极材料的技术领域，具体涉及一种低硫三元正极材料前驱体的制备方法。

背景技术

绿色发展是当今世界的主题，环境保护对人类的命运影响深远，传统能源转向为新能源已经是大势所趋。随着环境污染的加剧以及温室效应越发严重，用清洁能源代替传统的化石能源变得尤为急迫。为了解决环境问题，许多国家都开始发展新能源汽车，并且开始制定燃油车禁售时间表，新能源汽车因此得到了快速发展。在新能源汽车中，锂离子电池电动汽车以续航里程高，安全性强，技术相对成熟等优点成为目前新能源汽车发展的主流。

随着锂离子电池需求不断扩大，消费者对电动汽车续航里程的要求越来越高，如何提高锂离子电池容量成为目前大家最关注的问题。在锂离子电池中，正极材料直接决定了电池容量，锂离子电池三元正极材料以其能量密度高等优势成为当前产业化较高的正极材料之一。在三元正极材料中，镍钴锰三元材料容量高，组装电池后的性能较好，原材料价格较低，合成方法较为简单并且工艺成熟，是目前正极材料研究和应用的重点。

常用的三元正极材料前驱体的合成方法主要是硫酸盐共沉淀法，具体步骤为：将配制好的一定浓度的硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶液按一定的比例进行混合，通过进料泵滴加到反应釜中，同时滴加沉淀剂将其沉淀，并且加入络合剂控制结晶的均匀程度。在滴加的过程中需要对反应液进行搅拌，保证反应的均匀性，同时负反馈系统通过沉淀剂滴加速度来控制pH值稳定在设定值。反应结束后将产品离心过滤后进行洗涤、烘干得到三元材料前驱体。

前驱体的各项物化性能会直接影响电池的各项性能，包括振实密度、晶型、粒度、比表面积以及杂质含量等等。硫杂质会降低电池的容量，并且对循环性有很大副作用，而且硫在前驱体中以SO₄^2-的形式存在于晶体结构中，用一般的洗涤方式较难去除。大部分技术是通过碱洗和水洗等方式降低前驱体中SO₄^2-浓度，能把前驱体中硫含量降低到一定值；但是用连续法合成的前驱体颗粒较为致密，比表面积小，洗涤剂很难到达前驱体颗粒的内部，前驱体中SO₄^2-含量降低到一定程度后不再变化。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明从合成阶段控制工艺参数，降低了三元正极材料前驱体中含有的SO₄^2-，进而降低了得到的前驱体中的硫杂质的含量。

为了实现本发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明第一方面提供了一种三元正极材料前驱体的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：

1)将硫酸镍水溶液、硫酸钴水溶液和硫酸锰水溶液混合，且硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰的摩尔比为(1-9):(0.5-5):(0.5-5)，得到混合金属盐溶液；

2)在惰性气氛中，将所述混合金属盐溶液与沉淀剂、络合剂滴加混合后进行反应，产生沉淀物；