[发明专利]一种三元正极材料NCA前驱体的制备方法

说明书

本发明公开了一种三元正极材料NCA前驱体的制备方法，配制原料镍钴盐溶液、铝盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液，将得到镍钴盐溶液、铝盐溶液、络合剂溶液和沉淀剂溶液分别加入到反应釜中进行共沉淀反应，得到镍钴铝三元前驱体，将异丙醇铝溶于乙醇中得到所述的铝盐溶液，铝盐溶液的浓度为0.15～0.25mol/L。本发明通过将异丙醇铝溶于乙醇中得到浓度为0.15～0.25mol/L的铝盐溶液作为镍钴铝三元前驱体的铝源，制备得到的镍钴铝三元前驱体大大改善了颗粒的形貌，二次颗粒大小均匀，产品粒度分布窄，粒度分布表征参数Span≤0.85。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其是一种三元正极材料NCA前驱体的制备方法。

背景技术

锂离子电池因循环性能好、容量高、价格低廉、使用方便、安全和环保等优点而得到广泛应用。当今，随着市场对高能量密度等高性能电池需求的不断增长以及电动汽车的不断普及，电池正极材料的市场需求已呈现出快速增长态势。三元正极材料由于能量密度高、成本相对较低、循环性能优异等特点，是目前量产的正极材料中潜力最大最有发展前景的一种材料，因此提高三元前驱体的性能迫在眉睫。为更好发挥三元正极材料优异的性能，其前驱体的制备对三元正极材料的生产至关重要，因为前驱体的品质(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。三元正极材料前驱体生产主要采用氢氧化物共沉淀工艺，是将原料溶解在去离子水中，按照一定摩尔比进行配料后，以NaOH作为沉淀剂，氨水为络合剂，生产出高密度球形氢氧化物前驱体。其中镍钴铝酸锂材料作为目前已商业化应用的正极材料，其比容量极高(180mhA/g以上)，具有循环性能良好、成本低等优点，是一种极具应用前景的锂离子动力电池正极材料。

目前，镍钴铝酸锂主要采用铝无机盐和镍钴无机盐作为金属源、无机碱氢氧化钠或氨水作为沉淀剂通过一步或多步共沉淀法制备。例如，公开号为CN106992285A的中国发明专利申请公开了一种镍钴铝三元前驱体的制备方法，通过将金属铝锭用过量的氢氧化钠溶液溶解制备得到偏铝酸钠溶液，将得到的偏铝酸钠溶液、镍钴金属盐水溶液、络合剂和沉淀剂分别加入到反应釜中进行反应，控制反应釜中反应体系的pH值为11～13并在40℃～80℃下连续反应8～14h，得到镍钴铝氢氧化物的前驱体。但是由于铝离子基本不和氨络合，同时氢氧化铝的浓度积常数为1.9*10^-33远小于氢氧化镍和氢氧化钴，氢氧化铝很容易单独形核，促使沉淀粒度宽化、沉淀不均匀，形貌较差。使得三元正极材料NCA材料在烧结过程中工艺无法固定和统一，需要针对不同的生产批次调节不同的烧结工艺，影响了品质稳定性和生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三元正极材料NCA前驱体的制备方法，制备出形貌好、粒度分布窄的NCA前驱体。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种三元正极材料NCA前驱体的制备方法，配制原料镍钴盐溶液、铝盐溶液、沉淀剂溶液、络合剂溶液，将得到镍钴盐溶液、铝盐溶液、络合剂溶液和沉淀剂溶液分别加入到反应釜中进行共沉淀反应，得到镍钴铝三元前驱体，将异丙醇铝溶于乙醇中得到所述的铝盐溶液，铝盐溶液的浓度为0.15～0.25mol/L。

进一步的，所述镍钴盐溶液为将镍盐、钴盐加入去离子水中得到，所述镍盐、钴盐为硫酸盐、硝酸盐、卤素盐中的至少一种；所述镍钴盐溶液中镍离子浓度为0.8～1.5mol/L，镍钴盐溶液中钴离子浓度为0.002～0.2mol/L。

进一步的，所述的沉淀剂溶液为质量浓度为12％～32％的氢氧化钠溶液，所述的络合剂溶液为质量浓度为10％～18％的氨水溶液。

进一步的，控制反应釜中反应体系的pH值为11～13、反应温度为40℃～60℃、氨值为12-16g/L、转速200～500rpm。

进一步的，所述镍钴盐溶液进料量为200～400L/h、所述铝盐溶液的进料量为50～200L/h。