[发明专利]一种Al、Zr掺杂的高比表面积无钴前驱体的制备方法

说明书

本发明公开了一种Al、Zr掺杂的高比表面积无钴前驱体的制备方法，包括以下步骤：将可溶性镍盐与可溶性锰盐配制成镍锰金属盐溶液；将可溶性锆盐加入到镍锰金属盐溶液中，配制成含锆的镍锰金属盐溶液；配制铝含量为5g/L‑70g/L的偏铝酸钠溶液；向反应釜中加入纯水、氨水、液碱配制成底液，向底液中通入氮气，将反应釜开启搅拌，将含锆的镍锰金属盐溶液、偏铝酸钠溶液、液碱、氨水同时加入到反应釜中进行反应，得到前驱体材料；将前驱体材料经洗涤、过滤、烘干，得到比表面积为10m²/g‑30m²/g的Al、Zr掺杂的高比表面积无钴前驱体。本发明完全无钴化、能够降低原料成本、氨水用量少、环保易控、适合量产。

技术领域

本发明属于新能源电池材料前驱体合成领域，具体涉及一种Al、Zr掺杂的高比表面积无钴前驱体的制备方法。

背景技术

随着新能源汽车的发展，近年来三元材料的研究越来越深，三元材料朝着高镍化和无钴化发展，三元材料中Co能抑制Li、Ni混排，改善倍率性能和循环性能，Co的存在有利于增强晶体材料结构稳定性和热安全性能，然而Co全球储量相对较少，价格昂贵，容易受地缘政治影响，因此研究无钴前驱体具有十分重要的意义。

由于没有Co的存在，电池材料的阻抗性会增加，倍率性能、循环性能和稳定性都会随之降低。比表面积大的材料与电解液的接触面积大，锂离子的扩散路径变短，有利于锂离子在电池材料的嵌脱，提高材料倍率性能。通过掺入一些其它元素能改善材料的循环性和稳定性。因此提高上游前驱体材料的比表面积和掺入一些其它元素有利于解决缺钴带来的缺陷。现有技术中采用掺杂技术制得的无钴前驱体材料对于比表面积问题少有提到，合成过程中氨浓度高，生产过程中氨水用量大，不利于环保。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种完全无钴化、能够降低原料成本、氨水用量少、环保易控、适合量产的Al、Zr掺杂的高比表面积无钴前驱体的制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种Al、Zr掺杂的高比表面积无钴前驱体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将可溶性镍盐与可溶性锰盐按照摩尔比为Ni:Mn＝x₁:y₁配制成镍锰金属盐溶液，其中，0.60≤x₁≤0.85，0.10≤y₁≤0.35，x₁+y₁1，镍锰金属盐溶液的浓度为20g/L-120g/L；

(2)将可溶性锆盐加入到镍锰金属盐溶液中，配制成含锆的镍锰金属盐溶液，含锆的镍锰金属盐溶液中锆含量为1000ppm-10000ppm；

(3)配制浓度为5g/L-70g/L的偏铝酸钠溶液；

(4)向反应釜中加入纯水、氨水、液碱配制成底液，向底液中通入氮气，将反应釜开启搅拌，将含锆的镍锰金属盐溶液、偏铝酸钠溶液、液碱、氨水同时加入到反应釜中进行反应，得到结构式为Ni_xMn_yAl_mZr_n(OH)₂的前驱体材料，其中x+y+m+n＝1，0.60≤x≤0.85，0.10≤y≤0.35，0.005≤m≤0.05，0.001≤n≤0.01；

(5)将物料排入陈化槽，经过洗涤、除杂、脱水、烘干、混批、筛分、除铁后包装，得到比表面积为10m²/g-30m²/g的Al、Zr掺杂的高比表面积无钴前驱体成品。

根据上述的Al、Zr掺杂的高比表面积无钴前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中含锆的镍锰金属盐溶液浓度为20g/L-120g/L；含锆的镍锰金属盐溶液中锆离子和镍锰金属盐溶液中的金属离子摩尔比为Zr：Ni：Mn＝(0.001-0.01):(0.60-0.85):(0.10-0.35)。