[发明专利]一种片状层叠嵌入式堆积二次颗粒的镍钴锰前驱体的制备方法

说明书

本发明涉及锂离子三元正极材料前驱体的技术领域，公开了一种片状层叠嵌入式堆积二次颗粒的镍钴锰前驱体的制备方法，包括以下步骤：（1）原料液配制；（2）反应釜底液调配；（3）晶核培养阶段；（4）晶核生长阶段；（5）晶体陈化阶段；（6）洗涤烘干，得到镍钴锰前驱体，化学式为NixCoyMnz(OH)₂，x、y、z0，且x+y+z=1。本发明具有以下优点和效果：通过调控工艺参数，分晶核培养、生长及陈化等阶段控制镍钴锰均匀速生长，得到具有片状层叠嵌入式的形貌结构的镍钴锰前驱体，具有高振实密度并使片层间形成介孔通道，烧结过程掺锂更容易，内部嵌锂和脱锂更畅通；且一次粒子有序分布团聚，减小在二次粒子中的应力，有利于提高充放电过程中的结构稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子三元正极材料前驱体的技术领域，尤其是涉及一种片状层叠嵌入式堆积二次颗粒的镍钴锰前驱体的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有循环寿命长，无记忆效应等优点，已经成为新一代可持续发展的绿色电源，被广泛应用在数码，笔记本，电动汽车、储能等诸多领域，随着电动汽车发展，市场对锂离子电池的能量密度要求越来越高，而电池能量密度的提升取决于电池材料的性能，镍钴锰酸锂由于能量密度高，循环性能好等优点，尤其是高镍材料在动力电池领域具有广阔的应用前景。在此背景下，以622、811为代表的高镍三元正极材料越来越受到人们的关注，成为近些年来研究的热点。镍钴锰酸锂正极材料的性能跟前驱体镍钴锰氢氧化物的性能密切相关，共沉淀法是制备镍钴锰氢氧化物的常用方法，类球形氢氧化物二次颗粒是由一次颗粒团聚而成。

目前，公开号为CN107565125A的专利公开了一种高电压镍钴锰酸锂前驱体，该镍钴锰酸锂前驱体的一次颗粒呈簇拥的“花瓣”结构，所述“花瓣”为片状；二次颗粒为内部疏松的球形结构。通过独特的反应气氛设计结合高、低pH相分离的工艺优势，以及输出功率及流量的恰当匹配，制备出了一次颗粒呈“花瓣式”，薄片状，二次颗粒为球状，多孔形镍钴锰酸锂前驱体；该前驱体相对于常规前驱体而言，一次颗粒结构独特，二次颗粒内部疏松多孔。

但是上述现有技术还存在以下缺陷：上述的镍钴锰酸锂前驱体的一次颗粒呈簇拥的“花瓣”结构，二次颗粒内部疏松，但整体的内部结构不够顺畅，不利于进行嵌锂和脱锂的操作，因此仍有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种片状层叠嵌入式堆积二次颗粒的镍钴锰前驱体的制备方法，二次颗粒表面到内部有垂直介孔通道，从而使烧结过程掺锂更容易，反应更完全，单个颗粒内部嵌锂和脱锂更加畅通。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种片状层叠嵌入式堆积二次颗粒的镍钴锰前驱体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）原料液配制：将镍盐、钴盐、锰盐配制成混合溶液，镍钴锰总浓度为1.0-3.0mol/L，标记为溶液A；配制32%氢氧化钠溶液标记为溶液B；配制15%-25%的氨水标记为溶液C；

（2）反应釜底液调配：用纯水、浓氨水和32%氢氧化钠溶液配制氨碱混合底液，开启搅拌，搅拌速度为100~300rpm，升温至50℃~60℃；

（3）晶核培养阶段：将反应釜的搅拌转速调至800~1000rpm，分别将步骤（1）中的溶液A、溶液B、溶液C同时并流加入反应釜中，控制反应温度为50℃~60℃，pH为11.5~12.0；反应时间为90~120min；

（4）晶核生长阶段：晶核培养阶段完成后，将反应釜的搅拌转速调至400~600rpm，控制反应温度为50℃~60℃，pH为11.0~11.5；连续反应，当反应釜内的液位升高至溢流口时开启溢流；晶核生长的粒径达到目标粒径5~15μm时，停止进料，反应釜转入陈化阶段按陈化的参数控制，即此时反应釜为陈化釜；