一种电池用镍钴铝氢氧化物制备的后处理方法技术

技术编号:19349279 阅读:41 留言:0更新日期:2018-11-07 16:30
一种电池用镍钴铝氢氧化物制备的后处理方法,涉及电池用镍钴铝氢氧化物制备的后处理方法。该方法的具体步骤是:按一定比例配制镍、钴、铝金属溶液A;配制一定浓度的沉淀剂溶液B;配置一定浓度的络合剂溶液C;配制一定浓度的浸泡液D。采用并流加液的方法将上述A、B、C溶液同时加入反应釜中,强烈搅拌进行共沉淀反应、陈化;完毕后打入离心洗涤设备固液分离后得到镍钴铝氢氧化物湿渣料;在湿渣料中加入浸泡液D进行多次浸泡净化处理;再经热纯水洗涤、干燥,除铁,得到氢氧化镍钴铝产品。制备的氢氧化镍钴铝粉末杂质SO4

【技术实现步骤摘要】
一种电池用镍钴铝氢氧化物制备的后处理方法
本专利技术属锂离子电池
,具体涉及一种电池用镍钴铝氢氧化物制备方法。
技术介绍
镍钴铝酸锂材料(NCA)综合了LiNiO2和LiCoO2的优点,是目前商业化正极材料中研究最热门的材料之一,有可能占据未来新能源乘用车动力电池市场主导地位。工业化生产NCA主要采用共沉淀法+高温固相法,先制备出镍钴铝三元氢氧化物作为前驱体,再与锂盐混合经高温煅烧制备而成。而NCA前驱体工业化生产目前采用最多的方法是共沉淀法工艺,使用的金属原料一般为硫酸盐或氯化盐,造成前驱体产品中SO42-或Cl-含量很高,不仅在后续的煅烧工序对设备造成严重腐蚀,同时也会继承到正极材料中影响电池的某些性能。如何有效控制前驱体材料中的SO42-及Cl-杂质含量非常重要。中国专利CN201310344103.5公开了“一种镍钴铝酸锂及其前驱体的制备方法”,先将铝盐与络合剂进行络合反应形成稳定的铝络合物,再与镍钴盐溶液同时注入反应釜进行共沉淀反应制备出高密度的镍钴铝酸锂前驱体,然后进行混锂焙烧形成高密度球形镍钴铝酸锂材料。该专利重点在于对前驱体及煅烧后镍钴铝酸锂材料振实密度的提高,不涉及对杂质含量的控制。中国专利技术专利CN201511023197.1公开了“一种镍钴铝氧化物前驱体、镍钴铝氧化物及其制备方法”,通过共沉淀法制得球形镍钴氢氧化物,再将熔融状态下的有机铝源与之混合,在真空负压的作用下使铝元素充分、均匀吸附到镍钴氢氧化物的孔状结构中,得到球形度好、振实密度高的镍钴铝氧化物前驱体。主要侧重于对铝元素均匀分布的研究,不涉及对杂质含量的控制。中国专利技术专利CN201410351508.6公开了“一种球形氢氧化镍钴铝前躯体的制备方法”,通过控制合成过程的参数制备球形度好、能量密度高、元素分布均匀的氢氧化镍钴铝前驱体。该专利重点在于对前驱体形貌、元素分布等指标的控制,不涉及对杂质含量的控制。中国专利技术专利CN201710744895.3公开了一种降低镍钴铝前驱体硫含量的方法,将镍钴铝混合金属溶液、氢氧化钠和氨水同时加入反应釜中,通过控制反应条件,得到镍钴铝前驱体;镍钴铝前驱体脱除母液后转移到洗涤釜中进行浆洗和水洗,再进行干燥,过筛,得到硫含量≤1000ppm镍钴铝前驱体。该专利能有效降低前驱体材料中的硫含量,但存在如下不足:1)合成好的镍钴铝前驱体脱除母液后还要返回洗涤釜中进行浆洗处理,过程繁琐,物料损失严重,产业化应用性差;2)该方法只能降低镍钴铝前驱体中硫含量一种杂质,对使用氯化系金属盐合成产品中的氯离子含量没有效果。目前的技术,氢氧化镍钴铝经煅烧成氧化物后,作电池正极材料前驱体用。由于使用的金属原料一般为硫酸盐或氯化盐,致使合成出的氢氧化镍钴铝硫酸根或氯离子含量非常高,硫酸根离子在后续煅烧阶段并不能除去,会带入正极材料中严重影响电池性能,是电池正极材料要需严格控制的关键杂质指标之一;而氯离子虽然可以通过后续煅烧工序有效去除,但会对煅烧设备造成严重腐蚀,也是氢氧化镍钴铝合成阶段必须严格控制的关键杂质指标之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中的不足,而提供一种电池用镍钴铝氢氧化物制备方法。为解决本专利技术的技术问题采用如下技术方案:一种电池用镍钴铝氢氧化物制备方法,包括如下步骤:(1)用镍盐、钴盐、铝盐配制一定浓度的镍钴铝溶液为A溶液,其中金属离子浓度为0.2-3.0mol/L,镍、钴、铝的摩尔配比为x:y:z,其中80≤x<94,5≤y≤15,1<z≤5,x+y+z=100;(2)配制浓度1.0-10.0mol/L的氢氧化钠溶液为沉淀剂B;(3)配制浓度90-200g/L的氨水溶液为络合剂C;(4)配制浸泡液D,浸泡液D为浓度0.2-3.0mol/L的氢氧化钠和添加剂组成;(5)以纯水为底液,将上述A溶液、沉淀剂B、络合剂C并流加入反应釜中进行合成,其中底液纯水与A溶液体积比为0.4:1,沉淀剂B与A溶液体积比为0.4-3:1,络合剂C与A溶液体积比为0.15-0.3:1;(6)合成结束停止加液,在温度40-70℃、搅拌强度20-50Hz、pH值9.3-11.8条件下进行陈化,陈化时间0.5-2小时;(7)陈化完毕将浆料从反应釜中转移出来,过滤后得到镍钴铝氢氧化物湿渣料;(8)将步骤(7)中的湿渣料转移到离心洗涤设备中,加入浸泡液D浸泡一定时间后脱去浸泡液,完成一次净化处理,如此反复进行多次浸泡处理得到净化后的湿渣料;(9)向步骤(8)中加入80-100℃的纯进行水洗;(10)干燥、除铁后得到镍钴铝氢氧化物产品;步骤(1)中所述镍盐为硫酸镍、氯化镍的一种或两种混合物,所述钴盐为硫酸钴、氯化钴中的一种或两种混合物,所述铝盐为聚合氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、氧化铝、铝酸钠或偏铝酸钠中的一种或几种混合物;步骤(5)中合成反应过程的pH值为9.0-13.5,反应温度为30-90℃,搅拌强度为20-50Hz,反应时间为10-80小时。所述步骤(8)中浸泡液D为氢氧化钠、双氧水、乙醇、吐温60中的一种或几种,浸泡次数为1-6次,每次浸泡时间为1-30min,浸泡过程中固含量为10-70%。所述步骤(9)洗涤过程中固含量为10-70%。所述步骤(10)干燥物料的温度为100-400℃。本专利技术提出的一种电池用镍钴铝氢氧化物制备的方法,将一定浓度的镍钴铝金属盐溶液、沉淀剂、络合剂一起加入反应釜进行合成反应;完毕后打入离心洗涤设备固液分离后得到镍钴铝氢氧化物湿渣料;在湿渣料中加入浸泡液D进行多次浸泡净化处理,这一过程最大地程度去除了物料表面吸附及内部夹杂的杂质离子,尤其对阴离子硫酸根及氯离子有显著效果。经过浸泡处理后的氢氧化镍钴铝湿渣料,再经纯水洗涤多次后,硫酸根或氯离子含量显著降低,为后期煅烧为镍钴铝氧化物提供了优质前驱体材料。制备的氢氧化镍钴铝粉末杂质SO42-、Cl-含量得到有效控制,极大地降低了对后续煅烧工序设备的腐蚀。方法操作简单,可直接用于工业化生产。所制备的镍钴铝氢氧化物的物化指标包括:激光粒度在3-20µm,振实密度≧2.0g/cm3,难洗涤杂质SO42-含量≤0.01、Cl-含量≤0.01%,形貌为球形或类球形。附图说明图1是实施例1合成产物的检测结果;图2是实施例2合成产物的检测结果;图3是实施例3合成产物的检测结果;图4是实施例4合成产物的检测结果;图5是实施例5合成产物的检测结果;图6为本专利技术工艺流程图。具体实施方式实施例1一种电池用镍钴铝氢氧化物制备方法,包括如下步骤:选用硫酸镍、硫酸钴、聚合氯化铝为原料,按80:15:5的镍钴铝摩尔配比配制金属离子浓度为2.0mol/L的镍钴铝溶液;配制浓度为6mol/L的氢氧化钠溶液为沉淀剂;配制180g/L的氨水为络合剂;以8L纯水为底液,将镍钴铝溶液、沉淀剂、络合剂以一定速度同时并流加入反应釜,其中底液纯水与A溶液体积比为0.4:1,沉淀剂B与A溶液体积比为0.4:1,络合剂C与A溶液体积比为0.3:1;控制反应过程pH值为12.2,反应温度为50℃,搅拌强度为50Hz,反应55h得到镍钴铝氢氧化物合成浆料;合成结束停止加液,在温度40℃、搅拌强度为20Hz、pH值9.3条件下进行陈化,陈化时间为0.5小时,陈化完毕将浆料从反应釜中转本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种电池用镍钴铝氢氧化物制备方法,其特征在于包括如下步骤:(1)用镍盐、钴盐、铝盐配制一定浓度的镍钴铝溶液为A溶液,其中金属离子浓度为0.2‑3.0mol/L,镍、钴、铝的摩尔配比为x:y:z,其中80≤x<94,5≤y≤15,1<z≤5,x+y+z=100;(2)配制浓度1.0‑10.0mol/L的氢氧化钠溶液为沉淀剂B;(3)配制浓度90‑200g/L的氨水溶液为络合剂C;(4)配制浸泡液D,浸泡液D为浓度0.2‑3.0mol/L的氢氧化钠和添加剂;(5)以纯水为底液,将上述A溶液、沉淀剂B、络合剂C并流加入反应釜中进行合成,其中底液纯水与A溶液体积比为0.4:1,沉淀剂B与A溶液体积比为0.4‑3:1,络合剂C与A溶液体积比为0.15‑0.3:1;(6)合成结束停止加液,在温度40‑70℃、搅拌强度20‑50Hz、pH值9.3‑11.8条件下进行陈化,陈化时间0.5‑2小时;(7)陈化完毕将浆料从反应釜中转移出来,过滤后得到镍钴铝氢氧化物湿渣料;(8)将步骤(7)中的湿渣料转移到离心洗涤设备中,加入浸泡液D浸泡一定时间后脱去浸泡液,完成一次净化处理,如此反复进行多次浸泡处理得到净化后的湿渣料;(9)向步骤(8)中加入80‑100℃的纯进行水洗;(10)干燥、除铁后得到镍钴铝氢氧化物产品。...

【技术特征摘要】
1.一种电池用镍钴铝氢氧化物制备方法,其特征在于包括如下步骤:(1)用镍盐、钴盐、铝盐配制一定浓度的镍钴铝溶液为A溶液,其中金属离子浓度为0.2-3.0mol/L,镍、钴、铝的摩尔配比为x:y:z,其中80≤x<94,5≤y≤15,1<z≤5,x+y+z=100;(2)配制浓度1.0-10.0mol/L的氢氧化钠溶液为沉淀剂B;(3)配制浓度90-200g/L的氨水溶液为络合剂C;(4)配制浸泡液D,浸泡液D为浓度0.2-3.0mol/L的氢氧化钠和添加剂;(5)以纯水为底液,将上述A溶液、沉淀剂B、络合剂C并流加入反应釜中进行合成,其中底液纯水与A溶液体积比为0.4:1,沉淀剂B与A溶液体积比为0.4-3:1,络合剂C与A溶液体积比为0.15-0.3:1;(6)合成结束停止加液,在温度40-70℃、搅拌强度20-50Hz、pH值9.3-11.8条件下进行陈化,陈化时间0.5-2小时;(7)陈化完毕将浆料从反应釜中转移出来,过滤后得到镍钴铝氢氧化物湿渣料;(8)将步骤(7)中的湿渣料转移到离心洗涤设备中,加入浸泡液D浸泡一定时间后脱去浸泡液,完成一次净化处理,如此反复进行多次浸泡处理得到净化后的湿渣料;(...

【专利技术属性】
技术研发人员:常全忠高小琴杨克勇江名喜聂青武宋芳石秀龙刘世红何艳
申请(专利权)人:金川集团股份有限公司兰州金川科技园有限公司
类型:发明
国别省市:甘肃,62

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