[发明专利]制备宽粒径分布三元前驱体材料的方法

说明书

本发明涉及一种制备宽粒径分布三元前驱体材料的方法，属于技术锂电池材料技术领域。本发明所述制备宽粒径分布三元前驱体材料的方法包括：在搅拌状态下将反应底液与混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液混合反应，反应的pH为10.5～11.4，反应的温度控制55～65℃，反应时维持氨水的浓度为11.5～15.5g/L；当9μm≤D50≤13μm，K90≤0.8时，一次性加入D90≤5μm的小粒径前驱体颗粒，之后在10min内将反应的pH值降低0.5～1.0，并稳定pH值，继续反应直至粒径分布恢复至正态曲线。本发明使粒径分布变宽，同时粒径分布处于正态分布状态；造峰物质价格便宜；节省设备、时间和成本。

技术领域

本发明涉及一种制备宽粒径分布三元前驱体材料的方法，属于技术锂电池材料技术领域。

背景技术

新能源汽车能够减少碳排放，混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车等新能源都需要装载锂离子电池作为电驱动装置。三元材料因为能量密度高、倍率性能好，已成为当下动力电池的主要正极材料。但传统的三元材料无法满足电池制造厂商对动力电池高能量密度和高循环特性的要求。

宽粒径分布三元前驱体材料初级颗粒和二次球颗粒有一定差距，颗粒之间产生间隙更小，能够提供更高的振实密度，正极材料的能量密度相对更高。而窄粒度三元前驱体材料均一性较好具有高输出功率、高循环特点，但其结构特点决定其振实密度提高有限。

如何控制粒径范围分布在宽范围呢？这对制备间隙更小，高振实密度，能量密度相对更高的三元前驱体材料具有重要意义。现阶段，依靠调节生产过程中的参数，改变产品粒径分布较困难，在技术上难度高。例如通过调节温度改变粒径分布，虽然粒径分布变宽了，但是pH调节又会受影响，变得不敏锐，控制不精准，且得到的材料颗粒表面粗糙，不光滑。目前为了得到宽粒径分布三元前驱体材料，现有技术采用先获得不同粒径分布的前驱体产品，再按照客户要求，挑选数种前驱体产品按一定比例进行混合，以达到粒径分布的要求。

CN111908517A，该发明专利在高镍前驱体合成过程中，机械地将小粒径和中粒径前驱体颗粒混合进行间歇法制备，目的是在颗粒生长过程中采用这种方式使径距Span维持在较宽的范围，反应体系内颗粒的碰撞由于大小颗粒的存在起到缓冲作用，避免了合成过程中颗粒的开裂。该方案是在合成过程中，间歇掺杂中小颗粒，以维持宽粒径分布。然而其先采用提固器间歇法分别制备小粒径前驱体和中粒径前驱体，固液分离得到小粒径前驱体颗粒和中粒径前驱体颗粒，并且还要控制小粒径前驱体颗粒的径距Span为0.8-1.2，中粒径前驱体颗粒径距Span为0.6-1.0，再将两种颗粒混合后径距Span最高就可达到1.5了。工艺操作非常复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备宽粒径分布三元前驱体材料的方法。

为达到本发明的目的，所述制备宽粒径分布三元前驱体材料的方法包括：

a.在搅拌状态下将反应底液与混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液混合反应，所述反应的pH为10.5～11.4，所述反应的温度控制55～65℃，反应时维持氨水的浓度为11.5～15.5g/L；

b.当9μm≤D50≤13μm，K90≤0.8时，一次性加入D90≤5μm的小粒径前驱体颗粒，之后在10min内将反应的pH值降低0.5～1.0，并稳定pH值，继续反应直至粒径分布恢复至正态曲线；

其中所述小粒径前驱体颗粒的添加量为反应的体系中固含量的4～8wt.％，优选为5～6wt.％；

优选所述混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液的加料速率为以其停留时间保持8～9h。

在10min内将反应的pH值降低0.5～1.0，并稳定pH值，颗粒会继续恢复生长。

在一种具体实施方式中，a步骤所述反应的pH为10.5～11。