[发明专利]一种制备单晶NCMA前驱体材料的方法

说明书

本发明公开了一种制备单晶NCMA前驱体材料的方法，属于电池制备技术领域。所述NCMA前驱体通式为(Ni_aCo_bMn_cAl_d)OH₂，0.8≤a＜1，0＜b≤0.1，0＜c≤0.1，0.01≤d≤0.05，a+b+c+d＝1。所述镍钴锰前驱体的粒径为3.5μm～4.5μm。将可溶性镍盐、钴盐、锰盐溶于纯水，得到混合溶液A。将可溶性铝盐溶于纯水得到溶液B。将B溶液以一定速率加入氢氧化钠溶液中，得到溶液C。使用绿色络合剂EDTA，氢氧化钠溶液做为沉淀剂。将溶液A、溶液C、氢氧化钠溶液以一定流量加入反应釜，控制温度及pH，进行共沉淀反应。最后将所得的产物进行陈化、洗涤、烘干，得到镍钴锰前驱体。本发明较传统工艺铝离子分布更加均匀，工艺更好控制，操作更加简单，而且环境友好。

技术领域

本发明属于电池制备技术领域，具体涉及一种制备单晶NCMA前驱体材料的方法。

背景技术

目前占据锂电池市场的正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂。而镍钴铝、镍钴锰铝材料的高比能电池成为目前锂离子动力电池领域的研究热点。而三元材料高镍更是势不可挡。然而极高的镍含量由此带来的正极材料稳定性问题、电解液匹配问题、大电流充电温升过高等引发的电池失效也越来越受到人们的关注，因此，单晶材料应运而生。单晶材料不仅仅增强了正极材料的稳定性，也可以将整个体系的电压提升到一个新的高度。

前驱体作为正极材料的原料，很大程度上决定了产品的性能。现阶段制备镍钴锰铝前驱体的主要方法为：第一步将镍钴锰及铝的固体盐配制成一定浓度的和比例的混合溶液，将混合溶液与沉淀剂、络合剂共沉淀结晶；第二步对结晶浆料进行陈化、洗涤、烘干、混合、过筛、除铁等工序得到镍钴锰铝氢氧化物前驱体。然而由这种方法制备出的前驱体的颗粒内部铝离子含量出现局部富集现象，从而造成正极材料性能的下降。因此，怎样解决上述问题成为了镍钴锰铝材料在性能上有所突破的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种制备单晶NCMA前驱体材料的方法，本发明提供的方法制备的镍钴锰铝前驱体材料结晶度更高、电化学性能更稳定。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种制备单晶NCMA前驱体材料的方法，包括以下步骤：

步骤一、将可溶性盐硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰配制成摩尔浓度为1.5mo1/L-2.0mo1/L的溶液，与EDTA组成混合溶液A；

步骤二、将硫酸铝溶于纯水，得到溶液B；

步骤三、将溶液B加入氢氧化钠溶液中，得到溶液C；

步骤四、将溶液A、溶液C、氢氧化钠溶液加入反应釜，控制转速、温度及pH，进行共沉淀反应；

步骤五、将合成产物进行陈化、洗涤、干燥得到镍钴锰铝前驱体；

步骤六、其中镍钴锰混合溶液中，镍钴锰的摩尔比为a：b：c，其中0.8＜a+b+c＜1；所述镍钴锰铝前驱体的化学式为(NiaCobMncAld)OH2，0.8≤a＜1，0＜b≤0.1，0＜c≤0.1，0.01≤d≤0.05，a+b+c+d＝1。

进一步地，所述步骤一中EDTA浓度为0.01-0.2mol/L。

进一步地，所述步骤二中的溶液B浓度为0.1-1mol/L。

进一步地，所述步骤三的加入的速率为5-10L/h。

进一步地，所述步骤三中的氢氧化钠溶液浓度为5mol/L。

进一步地，所述步骤四中的共沉淀反应过程中搅拌速度1000-1100r/min。