具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料、制备方法及应用技术

一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：提供镍钴锰酸锂烧结料，所述镍钴锰酸锂烧结料包括金属杂质；提供金属氯化物溶液，向所述金属氯化物溶液中加入氨水，使得所述金属氯化物溶液中的金属氯化物与所述氨水发生络合反应形成碱性刻蚀液；以及混合所述镍钴锰酸锂烧结料及所述碱性刻蚀液，使得所述碱性刻蚀液对所述镍钴锰酸锂烧结料中的金属杂质进行蚀刻，得到所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料。本发明专利技术还提供一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料及锂离子电池。本发明专利技术所提供的制备方法简单、易操作，不仅能够去除磁性杂质，还能去除非磁性杂质。

Lithium Nickel Cobalt Manganate Material with Trace Metal Impurities, Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料、制备方法及应用
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料、制备方法及应用。
技术介绍
锂离子电池电极材料在制备过程中由于金属设备磨损和原材料等带入金属杂质，这些金属杂质主要成分是铜、铁、铬、锌，它们在充电过程中会溶解，然后形成单质，单质铜、铁、铬、锌的晶核较大，特别晶体的生长很快，所以容易在负极形成枝晶，枝晶很容易刺破隔膜，造成电池内部短路，导致电池自放电、甚至起火、爆炸。因此，锂离子电池电极材料的产品质量特别是金属杂质的控制是提高锂离子电池安全性能的关键。目前常用的除金属杂质的方法为使用电磁除磁设备，原理是通过对磁性体励磁除磁性异物设备将粉体材料或者液体中具有磁性的金属杂质吸附，然后对磁性体进行消磁，将磁性异物从磁性体上冲洗排出磁性异物。另外，磁性体的材质主要为不锈钢材料，在处理物料的过程中，随着物料性质的改变，长期使用可能会对设备材质造成腐蚀，很难保证物料的除磁性金属杂质效果；其次，电磁除磁设备工作过程中发热量大、能耗较高，在选型时因为部分物料特性受到限制；最后，通过电磁除磁设备无法有效去除不具磁性或磁性较低的金属杂质。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种制备方法简单的具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法。另，还有必要提供一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料。另，还有必要提供一种锂离子电池。一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：提供镍钴锰酸锂烧结料，所述镍钴锰酸锂烧结料包括金属杂质；提供金属氯化物溶液，向所述金属氯化物溶液中加入氨水，使得所述金属氯化物溶液中的金属氯化物与所述氨水发生络合反应形成碱性刻蚀液；以及混合所述镍钴锰酸锂烧结料及所述碱性刻蚀液，使得所述碱性刻蚀液对所述镍钴锰酸锂烧结料中的金属杂质进行蚀刻，得到所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料。进一步地，所述金属氯化物的化学式为MCld，其中，M包括铜、铁、铬以及锌中至少一种，2≤d≤3；所述金属氯化物溶液中所述金属氯化物的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L。进一步地，所述碱性刻蚀液包括M(NH3)2dCld，所述M(NH3)2dCld的摩尔量大于或等于所述金属杂质的摩尔量。进一步地，所述碱性刻蚀液的pH为9～12。进一步地，所述金属杂质包括过渡金属，所述金属氯化物中的金属离子与所述过渡金属属于同一种元素。进一步地，所述金属杂质包括铜、铁、铬以及锌中的至少一种。进一步地，所述镍钴锰酸锂烧结料的化学式为LizNixCoyMn1-x-yO2，其中1≤z≤1.05，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。进一步地，所述镍钴锰酸锂烧结料通过锂盐与过渡金属氧化物烧结后得到；所述锂盐包括碳酸锂或氢氧化锂中至少一种，所述过渡金属氧化物的化学式符合NiaCobMn1-a-b(OH)2或NiaCobMn1-a-bCO3中的至少一种，其中0≤a≤1，0≤b≤1，0≤a+b≤1。进一步地，所述烧结的温度为850℃～950℃；所述烧结的气氛为空气气氛、氧气气氛或空气氧气混合气，空气氧气混合气中的氧浓度在20％～100％之间。进一步地，在发生刻蚀反应后还包括洗涤步骤，所述洗涤步骤包括：将发生刻蚀反应后的镍钴锰酸锂烧结料过滤，得到滤饼；以及对所述滤饼进行水洗、过滤、烘干、过筛，得到所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料。一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料，所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法所制得。进一步地，所述痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料包括镍钴锰酸锂及金属杂质，所述金属杂质掺杂于所述镍钴锰酸锂中，所述金属杂质包含铜，所述铜的含量低于30ppb。进一步地，所述金属杂质还包含锌和铬，所述锌的含量低于30ppb，所述铬的含量低于40ppb。进一步地，所述金属杂质的总含量低于100ppb。一种锂离子电池，所述锂离子电池包括所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料。本专利技术所提供的去除镍钴锰酸锂材料中的金属杂质的制备方法，通过添加与镍钴锰酸锂烧结料中的金属杂质相对应的金属氯化物，并与氨水结合，具有针对性且高效的去除金属杂质；同时，通过所述制备方法，不仅能够去除铁等磁性杂质，还能去除铜、铬、锌等非磁性杂质；且制备方法简单、易操作，从而制备出高安全性能的、具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料电极材料，对于实现动力型锂离子电池电极材料的生产、促进新能源汽车产业发展等问题，具有重要的现实意义。附图说明图1为本专利技术实施例提供的去除镍钴锰酸锂材料中的金属杂质的制备方法流程图。图2A为本专利技术实施例1-3制备的扣式电池搁置一周的开路电压测试图；图2B为本专利技术实施例4-6制备的扣式电池搁置一周的开路电压测试图；图2C为对比例1-3制备的扣式电池搁置一周的开路电压测试图。如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，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方式，都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：提供镍钴锰酸锂烧结料，所述镍钴锰酸锂烧结料包括金属杂质；步骤S2：提供金属氯化物溶液，向所述金属氯化物溶液中加入氨水，使得所述金属氯化物溶液中的金属氯化物与所述氨水发生络合反应形成碱性刻蚀液；步骤S3：混合所述镍钴锰酸锂烧结料及所述碱性刻蚀液，使得所述碱性刻蚀液对所述镍钴锰酸锂烧结料中的金属杂质进行蚀刻，得到所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料。在步骤S1中，所述镍钴锰酸锂烧结料中包括镍钴锰酸锂，所述镍钴锰酸锂的化学式为LizNixCoyMn1-x-yO2，其中1≤z≤1.05，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。所述镍钴锰酸锂烧结料通过锂盐与过渡金属氧化物烧结后得到。所述锂盐包括碳酸锂或氢氧化锂中至少一种，所述过渡金属氧化物的化学式符合NiaCobMn1-a-b(OH)2或NiaCobMn1-a-bCO3中的至少一种，其中0≤a≤1，0≤b≤1，0≤a+b≤1。所述镍钴锰酸锂烧结料中至少包含一种金属杂质，例如包含铜、铁、铬、锌等过渡金属中的至少一种。进一步地，所述烧结的温度为850℃～950℃,烧结在高温辊道炉中进行；所述烧结的气氛为空气气氛、氧气气氛或空气氧气混合气，空气氧气混合气氧浓度在20％～100％之间。在步骤S2中，所述金属氯化物溶液中金属氯化物的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L，所述金属氯化物的化学式为M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供镍钴锰酸锂烧结料，所述镍钴锰酸锂烧结料包括金属杂质；提供金属氯化物溶液，向所述金属氯化物溶液中加入氨水，使得所述金属氯化物溶液中的金属氯化物与所述氨水发生络合反应形成碱性刻蚀液；以及混合所述镍钴锰酸锂烧结料及所述碱性刻蚀液，使得所述碱性刻蚀液对所述镍钴锰酸锂烧结料中的金属杂质进行蚀刻，得到所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料。

【技术特征摘要】
1.一种具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供镍钴锰酸锂烧结料，所述镍钴锰酸锂烧结料包括金属杂质；提供金属氯化物溶液，向所述金属氯化物溶液中加入氨水，使得所述金属氯化物溶液中的金属氯化物与所述氨水发生络合反应形成碱性刻蚀液；以及混合所述镍钴锰酸锂烧结料及所述碱性刻蚀液，使得所述碱性刻蚀液对所述镍钴锰酸锂烧结料中的金属杂质进行蚀刻，得到所述具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料。2.根据权利要求1所述的具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述金属氯化物的化学式为MCld，其中，M包括铜、铁、铬以及锌中至少一种，2≤d≤3；所述金属氯化物溶液中所述金属氯化物的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L。3.根据权利要求2所述的具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述碱性刻蚀液包括M(NH3)2dCld，所述M(NH3)2dCld的摩尔量大于或等于所述金属杂质的摩尔量。4.根据权利要求1所述的具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述碱性刻蚀液的pH为9～12。5.根据权利要求1所述的具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述金属杂质包括过渡金属，所述金属氯化物中的金属离子与所述过渡金属属于同一种元素。6.根据权利要求5所述的具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述金属杂质包括铜、铁、铬以及锌中的至少一种。7.根据权利要求1所述的具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材料的制备方法，其特征在于，所述镍钴锰酸锂烧结料中包括镍钴锰酸锂，所述镍钴锰酸锂的化学式为LizNixCoyMn1-x-yO2，其中1≤z≤1.05，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1。8.根据权利要求1所述的具有痕量金属杂质的镍钴锰酸锂材...

【专利技术属性】
技术研发人员：王静任，曾雷英，魏国祯，
申请(专利权)人：厦门厦钨新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35