[发明专利]一种镍钴锰氢氧化物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍钴锰氢氧化物及其制备方法。本发明的制备方法如下：晶种反应釜将由镍钴锰三元混合液、氨水、碱溶液以及氮气组成的原始物料进行间歇反应并生成球形度、分散性较好的颗粒，晶种配置罐用于转移晶种反应釜的晶种，同时进行配置，使得其浆料pH、氨值、温度等与连续生长釜一致，从而不影响连续生长釜的稳定，连续生长釜主要进行连续生长，当连续生长釜内物料颗粒生长到一定粒度时，通过晶种配置槽定量向连续生长釜加晶种，控制连续生长釜物料粒度稳定。本发明可合成一种粒度分布可控、大中小颗粒球形度较好且形貌一致的复合前驱体产品；并且，整个合成过程无需中无须中途停止反应，可连续生长。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料前驱体技术领域，特别是一种镍钴锰氢氧化物及其制备方法。

背景技术

当前，镍钴锰三元正极材料在动力电池领域市场前景好，发展潜力高。三元正极材料(镍钴锰酸锂)的性能很大程度上取决于三元前驱体(如镍钴锰氢氧化物)的性能，湿法共沉淀是制备镍钴锰氢氧化物的常用方法。镍钴锰氢氧化物的尺寸、形貌、结构等对镍钴锰酸锂的技术指标有直接影响。

目前常用的湿法共沉淀方法有连续法、间歇法、半连续法。连续法生产的三元前驱体存在粒度分布宽、微粉较多、大中小颗粒形貌一致性差的问题；间歇法生产的三元前驱体存在粒度分布窄、粒度过于集中、振实密度较低、产品Na、产品杂质钠硫含量高、生产成本高等缺陷；半连续工艺又存在产能偏低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种镍钴锰氢氧化物的制备方法，其将球形度、分散性较好的晶种物料不断输入连续生长釜中继续与连续生长釜的物料中和反应来达到连续生长釜体系粒度稳定的控制，从而合成一种粒度分布可控、大中小颗粒球形度较好且形貌一致的复合前驱体产品，并且，整个合成过程无需中无须中途停止反应，可连续生长，稳定制备出符合规格要求的产品。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种镍钴锰氢氧化物的制备方法，其包括：

步骤1，按照所需的镍钴锰氢氧化物中镍、钴及锰元素的摩尔比例，选用镍、钴及锰可溶性盐为原料，加纯水配制得到1.2～2.7mol/L的混合金属盐溶液，配制浓度为1.0～13.0mol/L氢氧化钠溶液，配制浓度为1.0～12.0mol/L的氨水作为络合剂；

步骤2，打开晶种反应釜和连续生长釜夹套进水及回水；

步骤3，向晶种反应釜中加满纯水，向晶种反应釜中通入氮气再加入步骤1中配制的氢氧化钠溶液和氨水，形成反应底液，并在合成过程中保持氮气通入状态；

步骤4，在不断搅拌下将步骤1配制的混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液和氨水并流加入晶种反应釜中进行反应，控制反应温度、反应液pH和氨浓度，在晶种反应釜内形成晶种，待晶种反应釜内晶种量达到目标所需时，降低反应液pH，继续控制反应温度和氨浓度，维持晶种反应釜晶种颗粒稳定均匀生长；

步骤5，按步骤4继续进料，当晶种反应釜液位达到出清要求后，启动浓缩机开始出清，维持晶种反应釜内液位稳定，当检测到晶种反应釜内物料的粒径达到所需要求时，停止该晶种反应釜进料，并继续搅拌陈化1～2小时，再将晶种打至晶种配置槽，按要求的固含量进行配置，同时加入氨水和碱液，并控制温度45～65℃，维持条件与连续生长釜条件一致；

步骤6，向连续生长釜中加纯水至漫过底层搅拌桨，并通入氮气，再加入步骤1中配制的氢氧化钠溶液和氨水，形成反应底液，并在合成过程中保持氮气通入状态，在不断搅拌下将步骤1配制的混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液和氨水并流加入连续生长釜中进行反应，控制反应温度、pH和氨浓度，在连续生长釜内形成晶种，待连续生长釜内晶种量达到目标所需时，降低反应pH，继续控制反应温度和氨浓度，维持连续生长釜颗粒稳定均匀生长；

步骤7，按步骤6继续进料，当连续生长釜液位达到出清要求后，打开溢流阀开始溢流，溢流至不合格浆料槽，此时不收集物料；