高性能球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及高性能球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法。包括以下步骤：溶解铝盐于氢氧化钠溶液中；配制镍盐水溶液、钴盐溶液；乙酰丙酮、镍钴盐络合剂氨水溶液、沉淀剂溶液备用。将上述溶液同时加入到反应釜中，控制铝、镍、钴摩尔量加入，控制铝盐与乙酰丙酮的摩尔比，镍钴盐与镍钴络合剂的摩尔比。在30‑80℃下，持续20‑80h，陈化反应10‑20h。将反应液离心过滤得一次滤饼，将一次滤饼加入碳酸钠溶液进行搅拌洗涤，然后进行离心过滤得二次滤饼，然后将二次滤饼使用蒸馏水进行反复洗涤过滤至滤液pH＜9，得最终滤饼。最终滤饼干燥得前驱体。将前驱体混锂后于回转烧结炉内氧气烧结得镍钴铝酸锂正极材料。

Preparation of high performance spherical nickel cobalt aluminate cathode materials

The invention relates to a preparation method of a high performance spherical nickel cobalt aluminate cathode material. It includes the following steps: dissolution of aluminum salt in sodium hydroxide solution, preparation of nickel salt solution, cobalt salt solution, acetylacetone, nickel cobalt salt complexing agent, ammonia solution and precipitant solution. The above solutions were added to the reactor at the same time, and the molar ratio of aluminum, nickel and cobalt was added to control the molar ratio of aluminum salt to acetylacetone, the molar ratio of nickel cobalt salt to nickel cobalt complexing agent. In the 30 80 C for 20 80h, 10 20h aging reaction. A reaction cake was centrifugally filtered to filter the cake. Then a filter cake was added to the sodium carbonate solution to agitate and wash. Then centrifugation was used to get two times of filter cake. Then the two filter cake was washed with distilled water repeatedly and filtered to filtrate pH < 9, and the final filter cake was obtained. In the end, the filter cake is dried and the precursor is dried. The lithium cobalt aluminate cathode material was sintered in the rotary sintering furnace after the precursor was mixed with lithium in the rotary sintering furnace.

【技术实现步骤摘要】
高性能球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法
本专利技术涉及高性能球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，属于锂电池制造领域。
技术介绍
锂离子电池作为一种新型的电池，具有电压高、比能量大、循环寿命长、放电性能稳定、安全性好、无污染和工作温度范围宽等优点，锂离子电池因其优异的特性而受到极大重视。但锂离子电池的正极材料相比负极材料的比容量要低很多，应此现下提高锂离子电池的比容量的途径就是正极材料。目前已商业化的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂和三元材料等。钴酸锂正极材料是最早商业化的锂离子电池，虽然其能量密度高，但其成本高，对环境污染也比较大；锰酸锂正极材料成本低，安全性高，不过其比容量低和高温性能较差；磷酸亚铁锂正极材料价格适中，循环性能非常好，但低温性能不好，体积比能量较低。纵观目前主要的几种正极材料，镍钴铝酸锂正极材料显示独特的优势，集结了钴酸锂、锰酸锂和镍酸锂三种正极材料的优点，即高能量，高容量，高安全性等，充放电平台与钴酸锂相近，被认为是最有可能替代钴酸锂而商业化的正极材料之一，而特斯拉电动车的成功也证实了其实用性。镍钴铝酸锂材料传统的制备方法是：先采用共沉淀法制备出镍钴铝复合氢氧化物或碳酸盐沉淀，再将此前驱体与锂源按一定比例混合后，在氧气氛中高温烧结而成。此法在镍钴铝共沉淀时，由于铝的引入，其沉淀溶度积于镍钴差别较大且铝具有两性，易导致颗粒球形形貌变差，元素分布不均匀等。烧结时多采用匣钵固态烧结，易造成品质差异性。因此有必要改善镍钴铝酸锂的制备方法以提高镍钴铝酸锂正极材料的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种高性能球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，采用对材料中的铝元素碱溶再络合的特殊工艺，更好的实现了各元素共同沉淀。使用该方法制备的镍钴铝酸锂元素分布均匀，杂质元素含量低，产品一致性好，性能优异且工艺流程简单，适用于大规模生产。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：高性能球形镍钴铝酸锂的正极材料制备方法，所述其分子式为LiNixCoyAl1-x-yO2，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）称取一定量的铝盐，搅拌溶解于一定量的氢氧化钠溶液后作为溶液A备用；配制镍盐水溶液作为溶液B、钴盐溶液作为溶液C备用；另配置铝盐络合剂乙酰丙酮溶液D、镍钴盐络合剂氨水溶液E、沉淀剂溶液F备用。（2）将溶液A、B、C、D、E、F同时加入到CSTR反应釜中，控制A，B，C溶液按照化学计量比的镍钴铝摩尔量加入，同时控制铝盐与乙酰丙酮的摩尔比，镍钴盐与镍钴络合剂的摩尔比。在30-80℃的条件下，持续加料20-80h，加料结束后进行陈化反应10-20h。（3）将反应液进行离心过滤后，取得一次滤饼，将一次滤饼加入一定浓度的碳酸钠溶液进行搅拌洗涤，然后进行离心过滤得二次滤饼，然后将二次滤饼使用蒸馏水进行反复洗涤过滤至滤液pH＜9，得最终滤饼。（4）将最终滤饼于真空状态下干燥既得球形镍钴铝氢氧化物前驱体。（5）将镍钴铝前驱体混锂后置于回转烧结炉内，通入氧气氛围进行烧结既得镍钴铝酸锂正极材料。进一步的，步骤（1）中所述铝盐为硝酸铝、氢氧化铝或氧化铝中的一种或几种。镍盐、钴盐为其硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐中的一种或几种。沉淀剂F为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、氢氧化锂中的一种或几种。进一步的，步骤（1）中所述在于对材料中的铝元素采用先碱溶再络合的特殊工艺，即先将铝盐溶解于一定量的氢氧化钠溶液中，再与铝盐专用络合剂乙酰丙酮溶液进行络合反应。进一步的，步骤（1）中所述乙酰丙酮溶液D浓度为质量分数1-3%。进一步的，步骤（2）中所述铝盐与乙酰丙酮的摩尔比为1:0.5-1:2，镍钴盐与氨水的摩尔比为1:0.5-1:2。进一步的，步骤（3）中所述碳酸钠浓度为质量分数1-5%。进一步的，步骤（4）中所述干燥条件为真空状态下进行，且真空度要求为0.08-0.1Mpa。进一步的，步骤（5）中所述回转烧结炉炉膛材质为钛合金。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：对材料中的铝元素采用先碱溶再络合的特殊工艺，更好的实现了各元素共同沉淀。制备的镍钴铝酸锂元素分布均匀，杂质元素含量低，产品一致性好，性能优异且工艺流程简单，适用于大规模生产。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的镍钴铝酸锂的扫描电镜图。图2为本专利技术实施例1制备的镍钴铝酸锂的首次充放电曲线图。图3为本专利技术实施例2制备的镍钴铝酸锂的扫描电镜图。图4为本专利技术实施例2制备的镍钴铝酸锂的首次充放电曲线图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1:称取500g九水硝酸铝，搅拌溶解于13kg氢氧化钠溶液；称取5.6kg硫酸镍溶于10kg蒸馏水；称取1.15kg硫酸钴溶于5kg蒸馏水；配置0.2mol/L乙酰丙酮溶液；5mol/L氨水溶液；4mol/L氢氧化钠溶液备用。将上述各溶液同时并流加入到CSTR反应釜中，控制镍钴铝摩尔比为0.8:0.15:0.05，同时控制铝盐溶液与乙酰丙酮的摩尔比为1:0.3，镍钴盐与氨水的摩尔比为1:1。在40℃的条件下，持续加料40h，加料结束后进行陈化反应10h。将反应液进行离心过滤后，取得一次滤饼，将一次滤饼加入质量分数2%的碳酸钠溶液进行搅拌洗涤，然后进行离心过滤得二次滤饼，然后将二次滤饼使用蒸馏水进行反复洗涤过滤至滤液pH＜9，得最终滤饼。于真空状态下120℃干燥既得球形镍钴铝氢氧化物前驱体。将镍钴铝前驱体混锂后置于回转烧结炉内，通入氧气800℃进行烧结15h既得镍钴铝酸锂正极材料。实施例2:称取110g氢氧化铝固体，搅拌溶解于12kg氢氧化钠溶液；称取5.35kg硫酸镍溶于9.8kg蒸馏水；称取1.26kg硫酸钴溶于5.3kg蒸馏水；配置0.2mol/L乙酰丙酮溶液；5mol/L氨水溶液；4mol/L氢氧化钠溶液备用。将上述各溶液同时并流加入到CSTR反应釜中，控制镍钴铝摩尔比为0.75:0.15:0.1加入，同时控制铝盐溶液与乙酰丙酮的摩尔比为1:0.4，镍钴盐与氨水的摩尔比为1:1。在50℃的条件下，持续加料30h，加料结束后进行陈化反应10h。将反应液进行离心过滤后，取得一次滤饼，将一次滤饼加入质量分数3%的碳酸钠溶液进行搅拌洗涤，然后进行离心过滤得二次滤饼，然后将二次滤饼使用蒸馏水进行反复洗涤过滤至滤液pH＜9，得最终滤饼。于真空状态下120℃干燥既得球形镍钴铝氢氧化物前驱体。将镍钴铝前驱体混锂后置于回转烧结炉内，通入氧气780℃进行烧结20h既得镍钴铝酸锂正极材料。实施例3:称取1.0kg九水硝酸铝铝，搅拌溶解于18kg氢氧化钠溶液；称取12.3kg硫酸镍溶于21kg蒸馏水；称取2.4kg硫酸钴溶于10kg蒸馏水；配置0.3mol/L乙酰丙酮溶液；10mol/L氨水溶液；4mol/L氢氧化钠溶液备用。将上述各溶液同时并流加入到CSTR反应釜中，控制镍钴铝摩尔比为0.8:0.15:0.05，同时控制铝盐溶液与乙酰丙酮的摩尔比为1:0.4，镍钴盐与氨水的摩尔比为1:0.5。在40℃的条件下，持续加料80h，加料结束后进行陈化反应12h。将反应液进行离心过滤后，取得一次滤饼，将一次滤饼加入质量分数5%的碳酸钠溶液进行搅拌洗涤，然后进行离心过滤得二次滤饼，然后将二次滤饼使用蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，所述镍钴铝酸锂的分子式为LiNixCoyAl1‑x‑yO2，其特征在于，具体包括以下步骤：称取铝盐搅拌溶解于氢氧化钠溶液后作为溶液A；配制镍盐溶液作为溶液B、钴盐溶液作为溶液C；配置乙酰丙酮溶液D、氨水溶液E、沉淀剂溶液F备用；将溶液A、B、C、D、E和F同时加入到CSTR反应釜中，A、B、C溶液按照化学计量比的镍钴铝摩尔量加入，同时控制铝盐与乙酰丙酮溶液D的摩尔比，镍钴盐与氨水溶液E的摩尔比，在30‑80℃的条件下，持续加料20‑80h，加料结束后进行陈化反应10‑20h；将反应液进行离心过滤后，取得一次滤饼，将一次滤饼加入碳酸钠溶液进行搅拌洗涤，然后进行离心过滤得二次滤饼，然后将二次滤饼使用蒸馏水进行反复洗涤过滤至滤液pH＜9，得最终滤饼；将最终滤饼于真空状态下干燥既得球形镍钴铝氢氧化物前驱体，将镍钴铝前驱体混锂后置于回转烧结炉内，通入氧气氛围进行烧结既得镍钴铝酸锂正极材料。

【技术特征摘要】
1.一种高性能球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，所述镍钴铝酸锂的分子式为LiNixCoyAl1-x-yO2，其特征在于，具体包括以下步骤：称取铝盐搅拌溶解于氢氧化钠溶液后作为溶液A；配制镍盐溶液作为溶液B、钴盐溶液作为溶液C；配置乙酰丙酮溶液D、氨水溶液E、沉淀剂溶液F备用；将溶液A、B、C、D、E和F同时加入到CSTR反应釜中，A、B、C溶液按照化学计量比的镍钴铝摩尔量加入，同时控制铝盐与乙酰丙酮溶液D的摩尔比，镍钴盐与氨水溶液E的摩尔比，在30-80℃的条件下，持续加料20-80h，加料结束后进行陈化反应10-20h；将反应液进行离心过滤后，取得一次滤饼，将一次滤饼加入碳酸钠溶液进行搅拌洗涤，然后进行离心过滤得二次滤饼，然后将二次滤饼使用蒸馏水进行反复洗涤过滤至滤液pH＜9，得最终滤饼；将最终滤饼于真空状态下干燥既得球形镍钴铝氢氧化物前驱体，将镍钴铝前驱体混锂后置于回转烧结炉内，通入氧气氛围进行烧结既得镍钴铝酸锂正极材料。2.根据权利要求1所述的高性能球形镍钴铝酸锂正极材料的制备方法，其特征在于：所述铝盐为硝酸铝、氢氧化铝或氧化铝中的一种或几种，镍盐、...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁景玲，孟博，杜显振，
申请(专利权)人：山东精工电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37