一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法技术

本发明专利技术公开了一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法，包括：将镍盐、钴盐、锰盐配制成金属离子总体浓度为1.0～2.0mol/L的镍钴锰混合盐溶液；将所述镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠溶液、非含氮络合剂同时向反应釜中添加，并在保护气保护条件下，控制反应温度为53～57℃，控制反应釜内混合物的pH值维持在10.9～11.1；待这三种溶液持续添加6小时后，停止加液，并陈化10小时，再进行固液分离，即制得球形镍钴锰三元前驱体Ni1‑x‑yCoxMny(OH)2。本发明专利技术不仅能制得密实度高的球形镍钴锰三元前驱体，而且所使用络合剂无味、无毒、不含氮，能够改善生产环境，减轻生产废水中的污染处理负担。

【技术实现步骤摘要】
一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法
本专利技术涉及锂离子电池电极材料制备
，尤其涉及一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法。
技术介绍
锂离子电池正极材料是锂离子电池四个重要组成部分之一，对锂离子电池的电化学性能和安全性能起到了至关重要的作用。随着电动汽车的快速发展，对锂离子电池相关电极材料提出了更高的性能要求。由于镍钴锰酸锂(LiNi1-x-yCoxMnyO2)三元材料具有高容量、长循环寿命等优点，而且可以根据应用需要灵活调整镍、钴、锰三种元素的比例，因此该材料已成为当前电动车用动力锂离子电池正极材料的主流产品。目前，市场上的镍钴锰酸锂三元材料主要有LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(111)、LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2(424)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(523)和LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2(622)，这些材料基本都是由球形镍钴锰三元前驱体Ni1-x-yCoxMny(OH)2与锂盐混合后经高温煅烧制备而成的。而球形镍钴锰三元前驱体Ni1-x-yCoxMny(OH)2的制备方法都是采用控制结晶法，并且均是采用氨水为络合剂，例如：CN105731553A、CN106684351A、CN106920934A等中国专利均是采用该方法；这种方法不仅氨水气味大，生产环境不佳，而且生产废水中氨氮含量高，治理费用大，因此急需开发一种不用氨水作为络合剂的球形镍钴锰三元前驱体的制备方法。在现有技术中，《锂离子电池新型电极材料的研究》(王传宝，南京航空航天大学，2012)提出了一种采用EDTA(乙二胺四乙酸)作为络合剂来制备球形镍钴锰三元前驱体的方法，能够成功制得密实度较高的球形镍钴锰三元前驱体，由于EDTA没有气味，因此生产环境得到了极大改善，但是EDTA中仍然含有氮元素，生产废水中的氨氮含量仍然较高，废水治理难度大的困扰依然没有解决。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足之处，本专利技术提供了一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法，不仅能够制得密实度高的球形镍钴锰三元前驱体，而且所使用络合剂无味、无毒、不含氮，能够改善生产环境，减轻生产废水中的污染处理负担。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法，包括以下步骤：步骤A、按照镍盐:钴盐:锰盐＝1:1:1或4:2:4或5:2:3或6:2:2或8:1:1的摩尔比，将镍盐、钴盐、锰盐配制成金属离子总体浓度为1.0～2.0mol/L的镍钴锰混合盐溶液；步骤B、在搅拌条件下，将所述镍钴锰混合盐溶液、浓度为1.0～4.0mol/L的氢氧化钠溶液、浓度为0.2～0.8mol/L的非含氮络合剂同时向反应釜中添加，并在保护气保护条件下，控制反应温度为53～57℃，同时调整氢氧化钠溶液的加入量，使反应釜内混合物的pH值维持在10.9～11.1；待这三种溶液持续添加6小时后，停止加液，并陈化10小时，再进行固液分离，从而制得球形镍钴锰三元前驱体Ni1-x-yCoxMny(OH)2。优选地，所述非含氮络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的至少一种。优选地，所述的保护气采用氮气或惰性气体中的至少一种。优选地，在步骤B中，在固液分离后依次进行洗涤和烘干。一种球形镍钴锰三元前驱体，采用上述的非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法制备而成。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术提供的非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法是在保护气环境中，将特定配比的镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠溶液、非含氮络合剂溶液同时向反应釜中添加，并通过控制搅拌强度、反应温度、反应釜内混合物pH值进行反应，反应结束后经陈化和固液分离，从而即可得到颗粒球形度好、振实密度高的球形镍钴锰三元前驱体Ni1-x-yCoxMny(OH)2。本专利技术提供了一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法中所使用络合剂无味、无毒、不含氮，能够改善生产环境，减轻生产废水中的污染处理负担，而且与现有技术中氨水络合控制结晶法工艺路线相似，升级替代容易，无需增加额外设备。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例1中球形镍钴锰三元前驱体Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2的扫描电镜照片。图2为本专利技术实施例1中镍钴锰三元正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的扫描电镜照片。图3为本专利技术实施例1中镍钴锰三元正极材料LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2的首轮充放电曲线。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面对本专利技术所提供的非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法进行详细描述。本专利技术中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法，包括如下步骤：步骤A、按照镍盐:钴盐:锰盐＝1:1:1或4:2:4或5:2:3或6:2:2或8:1:1的摩尔比，将镍盐、钴盐、锰盐配制成金属离子总体浓度为1.0～2.0mol/L的镍钴锰混合盐溶液。步骤B、在高速搅拌(所述高速搅拌是指搅拌桨以500～1500r/min的转速进行搅拌)条件下，将所述镍钴锰混合盐溶液、浓度为1.0～4.0mol/L的氢氧化钠溶液、浓度为0.2～0.8mol/L的非含氮络合剂这三种溶液同时向反应釜中添加，并在保护气保护条件下，控制反应温度为53～57℃，同时调整氢氧化钠溶液的加入量，使反应釜内混合物的pH值维持在10.9～11.1，待这三种溶液持续添加6小时后，停止加液，继续搅拌陈化10小时，再进行固液分离、洗涤和烘干，从而制得球形镍钴锰三元前驱体Ni1-x-yCoxMny(OH)2。其中，所述非含氮络合剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的至少一种；所述保护气可采用氮气或惰性气体中的至少一种；所述的固液分离可采用过滤或抽滤；所述的洗涤可采用纯净水进行洗涤。与现有技术相比，本专利技术所提供的非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法至少具有如下有益效果：(1)本专利技术所提供的非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法中所使用络合剂无味、无毒、不含氮，能够改善生产环境，减轻生产废水中的污染处理负担。(2)本专利技术所提供的非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法与现有技术中氨水络合控制结晶法工艺路线相似，升级替代容易，无需增加额外设备。(3)本专利技术所提供的非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法工艺简单，非常适合于工业的大量、连续化生产。(4)本专利技术所提供的非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法，其制备出的球形镍钴锰三元前驱体Ni1-x-yCoxMny(OH)2颗粒球形度好，振实密度可达到2.4g/cm3，可用于制备电性能优异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、按照镍盐:钴盐:锰盐＝1:1:1或4:2:4或5:2:3或6:2:2或8:1:1的摩尔比，将镍盐、钴盐、锰盐配制成金属离子总体浓度为1.0～2.0mol/L的镍钴锰混合盐溶液；步骤B、在搅拌条件下，将所述镍钴锰混合盐溶液、浓度为1.0～4.0mol/L的氢氧化钠溶液、浓度为0.2～0.8mol/L的非含氮络合剂同时向反应釜中添加，并在保护气保护条件下，控制反应温度为53～57℃，同时调整氢氧化钠溶液的加入量，使反应釜内混合物的pH值维持在10.9～11.1；待这三种溶液持续添加6小时后，停止加液，并陈化10小时，再进行固液分离，从而制得球形镍钴锰三元前驱体Ni1‑x‑yCoxMny(OH)2。

【技术特征摘要】
1.一种非含氮络合剂辅助制备球形镍钴锰三元前驱体的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、按照镍盐:钴盐:锰盐＝1:1:1或4:2:4或5:2:3或6:2:2或8:1:1的摩尔比，将镍盐、钴盐、锰盐配制成金属离子总体浓度为1.0～2.0mol/L的镍钴锰混合盐溶液；步骤B、在搅拌条件下，将所述镍钴锰混合盐溶液、浓度为1.0～4.0mol/L的氢氧化钠溶液、浓度为0.2～0.8mol/L的非含氮络合剂同时向反应釜中添加，并在保护气保护条件下，控制反应温度为53～57℃，同时调整氢氧化钠溶液的加入量，使反应釜内混合物的pH值维持在10.9～11.1；待这三种溶液持续添加6小时后，停止加液，并陈化10小时，再进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建刚，姚琼，刘才，王丽媛，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11