[发明专利]一种高镍NCA前驱体的制备工艺

说明书

本发明公开了一种高镍NCA前驱体的制备工艺，属于锂离子电池制备技术领域。本发明的一种高镍NCA前驱体的制备工艺，是将配制的镍钴混合盐溶液、碱铝溶液、络合剂、沉淀剂按比例进行共沉淀反应，再进行固液分离、洗涤、烘干、混匀、筛分、除磁工序制得高镍NCA前驱体。本发明制备的高镍NCA前驱体具有工艺简单、安全性好、成本低、球形度高的特点。

技术领域

本发明属于锂离子电池制备技术领域，涉及含铝前驱体NCA领域，具体涉及一种高镍NCA前驱体的制备工艺。

背景技术

随着全球新能源汽车的推广，政府部门对新能源材料的大力支持，及新能源汽车的普及，有关企业的竞争压力。因此，锂电池的发展具有一定的价值及意义。

制备前驱体的方法有很多，目前最常见的还是以共沉淀合成法为主，其方法为是原料溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液在保护气的条件下并流通入到反应釜内，得到二元、三元等多元前驱体。就高镍含铝前驱体NCA而言，具有的优点有容量大、电压平台高等，因此其成为了锂电池的发展方向。

目前的前驱体有常规系列如NCM622型、NCM523型，及高镍系列如NCM811型，除此之外还有NCA、NCMA、富锂锰基前驱体等，本专利提供一种高镍NCA前驱体的制备工艺，工艺简单、安全性好。

发明内容

基于上述存在的问题，本发明提供了一种高镍NCA前驱体的制备工艺，这种工艺简单、安全性好、成本低，所得高镍NCA前驱体球形度高。

本发明解决其技术问题的解决方案是：

一种高镍NCA前驱体的制备工艺，包括下列步骤：

S1.以固体六水硫酸镍、七水硫酸钴为原料，配制镍钴混合盐溶液；

S2.称取铝盐，将铝盐加入到氢氧化钠溶液中，得碱铝溶液；

S3.在N₂气体保护下，将S1所述镍钴混合盐溶液、S2所述碱铝溶液、沉淀剂、络合剂同时加入反应釜中进行间歇或连续搅拌反应，搅拌转速为500-1100r/min；

S4.反应结束后，将反应所得物料进行固液分离、洗涤、烘干、混匀、筛分、除磁工序，得高镍NCA前驱体成品。

进一步地，在步骤S1中，所述镍钴混合盐溶液总离子浓度为1.4-1.8mol/L，镍与钴的摩尔比为X：Y，其中，0.875≤X≤0.885、0.085≤Y≤0.095，X+Y＝0.97。

进一步地，在步骤S2中，所述铝盐为工业硫酸铝；所述碱铝溶液中Al³⁺浓度为0.1mol/L；所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为4.0-5.0mol/L。

进一步地，在步骤S3中，所述络合剂浓度为10-14mol/L，所述络合剂为EDTA、氨水、柠檬酸、碳酸铵、碳酸氢铵中的至少一种；所述沉淀剂为4.0-5.0mol/L的氢氧化钠溶液；所述N₂流量为0.6-1m³/h。

进一步地，在步骤S3中，所述镍钴混合盐溶液的流量2.31-3.00L/h，碱铝溶液的流量为1.05-1.50L/h，络合剂的流量为0.10-0.80L/h，沉淀剂的流量受pH自动控制系统控制，pH控制在11.25-11.65。

进一步地，在步骤S3中，间歇反应条件为：反应温度为50-60℃，氨值为5-10g/L，根据颗粒的生长速率，釜内pH从11.65逐渐缓慢的降至为11.25，当颗粒粒度D50为3.5-13.5μm时停机放料。

进一步地，在步骤S3中，连续反应条件为：pH为11.25-11.65，反应温度为50-60℃，氨值为5-6g/L，当粒度D₅₀为6.0-10.0μm时提升pH使釜内产生大量小颗粒，再降低反应釜内的pH使颗粒进一步生长到13.0μm时截流，随后停机放料。