[发明专利]一种大颗粒高镍四元前驱体及其制备方法

说明书

一种大颗粒高镍四元前驱体的制备方法，高镍四元前驱体的化学式为Nisubgt;x/subgt;Cosubgt;y/subgt;Mnsubgt;z/subgt;Alsubgt;k/subgt;(OH)subgt;2/subgt;。方法包括：一、配制Ni、Co、Mn的第一金属液和第二金属液；配制氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；配制氨水、偏铝酸钠及沉淀剂的第一混合液；配制氨水、偏铝酸钠、海藻酸钠及沉淀剂的第二混合液；二、向反应釜中通入氮气，加入沉淀剂、纯水和氨水配成底液；三、保持搅拌，加入第一金属液、沉淀剂及第一混合液进行共沉淀；四、改为加入第二金属液和第二混合液；反应过程中将陈化槽的物料间歇式返回到反应釜；五、将产物压滤、洗涤、干燥得到内部中空的四元前驱体。本发明采用分段合成的方式制备一种大颗粒高镍四元前驱体，该前驱体表面完整，无开裂现象。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种大颗粒高镍四元前驱体及其制备方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，一方面，传统化石燃料的消耗量也在逐渐增大，由于其不可再生性，能源短缺的压力将会逐渐增大。另一方面，随着国家明确碳达峰、碳中和的时间表，也加速了化石燃料的淘汰。作为电动汽车的动力之源，锂离子电池将有望取代传统燃油，缓解能源压力。高镍四元前驱体因其高的能量密度，低廉的价格，有望成为主流动力电池材料之一。

高镍四元前驱体在制备过程中容易发生开裂现象，随着产品的粒度增大，开裂现象变得越来越严重。开裂的高镍四元前驱体在制备成正极材料后，其开裂的部分极易与电解液发生副反应，导致材料的结构被破坏，进而使得电性能下降。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大颗粒高镍四元前驱体及其制备方法。

为达到上述目的，本发明于产品层面采用的技术方案是：

一种大颗粒高镍四元前驱体，化学式为Ni_xCo_yMn_zAl_k(OH)₂，其中，0.80≤x＜0.98，0＜y＜0.20，0.01＜z＜0.20，0.01＜k＜0.03，且x+y+z+k=1。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，D50为20~30um，粒度径距0.65＜（D90-D10）/D50＜0.75，振实密度为2.0~2.3g/cm³，比表面积为8~18m²/g。

为达到上述目的，本发明于工艺层面采用的技术方案是：

一种大颗粒高镍四元前驱体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、配制Ni、Co、Mn的总摩尔浓度为1.8~2.5mol/L的第一金属液；配制Ni、Co、Mn的总摩尔浓度为1.4~1.8mol/L的第二金属液；

配制摩尔浓度为8~10mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；

配制氨水、偏铝酸钠以及所述沉淀剂的第一混合液，该第一混合液中氨水的浓度为1~3mol/L，第一混合液中偏铝酸钠的浓度为0.04~0.16mol/L，通过所述沉淀剂调节所述第一混合液的pH为11.80~12.20；

配制氨水、偏铝酸钠、海藻酸钠以及所述沉淀剂的第二混合液，该第二混合液中氨水的浓度为1~3mol/L，第二混合液中偏铝酸钠的浓度为0.02~0.12mol/L，通过所述沉淀剂调节第二混合液的pH为11.80~12.20；