[发明专利]锂镍锰氧正极材料及其前驱体及制备方法

摘要

本发明公开了一种锂镍锰氧正极材料及其前驱体的制备方法，先配制镍锰混合溶液和碳酸盐溶液，控制溶液中的金属元素浓度，然后在反应釜中控制底液温度，在搅拌底液的条件下泵入碳酸盐溶液，控制泵入流量使pH值达到8.0～9.5并稳定；再将镍锰混合溶液与碳酸盐溶液并流泵入，反应釜中生成的反应物浆料连续流出，经陈化洗涤、真空干燥得到球形镍锰碳酸盐颗粒。将球形镍锰碳酸盐颗粒置于真空炉中煅烧，使碳酸根充分分解得到球形镍锰氧化物颗粒。再将球形镍锰氧化物颗粒与锂源进行混料，将混和料置入煅烧炉，在通氧条件下煅烧，煅烧后得到锂镍锰氧正极材料。本发明工艺简单、操作方便、成本低，可有效提高产品振实密度以及电化学性能。

主权项

一种锂镍锰氧正极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）准备原料：使用纯水配制镍锰混合溶液，控制镍锰混合溶液中镍、锰元素的摩尔比为0.2～1，且镍、锰元素的总质量浓度为20g/L～200g/L；配制浓度为0.5mol/L～2mol/L的碳酸盐溶液；（2）搅拌反应：以反应釜中的纯水为底液，控制底液温度为40℃～60℃，在搅拌底液的条件下缓慢泵入上述配制的碳酸盐溶液，控制泵入流量使混合后底液的pH值达到8.0～9.5并稳定；再将上述配制的镍锰混合溶液与碳酸盐溶液并流泵入反应釜中，控制碳酸盐溶液流量使pH值继续保持稳定；在搅拌条件下，反应釜中生成的反应物浆料自反应釜上部溢流口连续流出，经输送管路进入陈化洗涤釜；再经纯水洗涤后低温真空干燥，得到球形镍锰碳酸盐颗粒；所述搅拌反应过程中，通过调整反应釜中反应体系的搅拌速度、pH值、镍锰混合溶液浓度和泵入流量，进而控制反应物浆料中晶核数量，从而获得不同粒径尺寸的球形镍锰碳酸盐颗粒；所述搅拌反应过程中，搅拌转速持续控制在150r/min～300r/min；所述镍锰混合溶液的流量大小控制在以保证镍锰元素在反应釜中的停留时间为2h～10h为目标；镍锰混合溶液的添加流量的数值大小为反应釜容积V的数值大小×（1.5～3.5），其中V的量纲为m3，添加流量的量纲为L/min；（3）将制得的球形镍锰碳酸盐颗粒置于真空炉中，于900℃～1100℃条件下真空煅烧8h～10h，使碳酸根充分分解，得到粒度为5μm～15μm、振实密度为2.0g/cm3～2.8g/cm3的球形镍锰氧化物颗粒；（4）将制得的球形镍锰氧化物颗粒与锂源进行混料，所述锂源取电池级氢氧化锂、硝酸锂、碳酸锂中的至少一种，再将混和料置入煅烧炉，在通氧条件下以400℃～960℃煅烧10h～24h，煅烧结束后得到锂镍锰氧正极材料。