[发明专利]一种颗粒高分散镍钴锰三元前驱体的制备工艺

说明书

本发明公开了一种颗粒高分散镍钴锰三元前驱体的制备工艺，涉及锂离子电池正极材料技术领域，包括以下步骤：配制镍钴锰可溶盐水溶液、碱溶液和氨水溶液；在氮气保护下，向反应釜中加入去离子水和氨水作为底液；向底液中加入碱溶液调节pH为11.4‑11.7，加入水合肼，升温；非搅拌下，将镍钴锰可溶盐水溶液和碱溶液并流加入反应釜中，使溶液中局部过饱和偏析，生成高分散性的细小籽晶；开启搅拌，加入氨水溶液、镍钴锰可溶盐水溶液和碱溶液，控制体系pH为11.4‑11.7，反应生成三元前驱体；陈化、固液分离，得沉淀物，洗涤、干燥，即得。本发明在无搅拌下，通过溶液局部过饱和偏析产生大量高分散细小籽晶，随后维持在低pH下直接使籽晶长大获得三元前驱体。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种颗粒高分散镍钴锰三元前驱体的制备工艺。

背景技术

LiNi_xCo_yMn_zO₂(x+y+z＝1)层状氧化镍钴锰酸锂系列材料(简称三元正极材料)集合了单一组分正极材料的长处，功能也优于单一组分正极材料，具有显着的三元协同效应，其具有高比容量(150mAh/g)、高工作电压(4.1V)、循环功能安稳、成本相对较低、安全功能较好等特点，正在逐渐成为汽车动力电池的主流正极材料。Ni_xCo_yMn_z(OH)₂是制备三元材料产品的重要前驱体，其工艺在整个三元材料技术含量占比达到60％。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。

但在实际生产中，采用共沉淀法制备三元前驱体，其颗粒易发生团聚，产生孪生球或者团聚体且球形度较差。三元前驱体颗粒的团聚现象对后续产品的理化指标和电性能产生不良的影响。同时，共沉淀法一般要在高pH下晶体“成核”和低pH下晶体“长大”，反应过程中需要对两个阶段精确切换pH和控制pH的变化，工艺复杂、精确切换pH往往需要耗费较长的时间，易因pH值的切换产生体系波动影响颗粒生长。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种颗粒高分散镍钴锰三元前驱体的制备工艺，是在无搅拌下，通过溶液局部过饱和偏析产生大量高分散细小籽晶，随后维持在低pH下直接进入籽晶长大阶段获得三元前驱体。

本发明提出的一种颗粒高分散镍钴锰三元前驱体的制备工艺，包括以下步骤：

S1、配制镍钴锰可溶盐水溶液、碱溶液和氨水溶液；

S2、在氮气保护气氛下，向反应釜中加入去离子水和氨水作为底液；向底液中加入碱溶液调节体系pH为11.4-11.7，然后加入水合肼，升温；

S3、非搅拌状态下，将镍钴锰可溶盐水溶液和碱溶液并流加入到反应釜中，使溶液中局部过饱和偏析，生成高分散性的细小籽晶；

S4、开启搅拌，加入氨水溶液、镍钴锰可溶盐水溶液和碱溶液，控制体系pH为11.4-11.7，反应生成三元前驱体；

S5、反应结束后经陈化、固液分离，得沉淀物，洗涤、干燥，即得颗粒高分散镍钴锰三元前驱体。

在本发明S1中，镍钴锰可溶盐水溶液可选用硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰为原料进行配制；碱溶液作为沉淀剂，氨水溶液作为络合剂。

在本发明S2中，加入的去离子水液面需达到反应釜的温度和pH探头位置。

在本发明S4中，进料反应，籽晶进入生长阶段，在生成三元前驱体过程中可分时段取样检测前驱体颗粒的粒径大小，当粒径长至所需产品标准或要求时即停止进料；具体的，可采用激光粒度测试仪进行检测。