一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：通过采用控制前驱体共沉淀反应过程中反应釜内反应产物过滤液中Ni

Preparation method of nickel cobalt manganese hydroxide in coarse whisker

The invention discloses a particle size nickel cobalt manganese hydroxide in a coarse whisker and a preparation method. The preparation method comprises the following steps: by controlling the Ni of the reaction product in the reaction kettle during the process of controlling the co precipitation reaction of the precursor.

【技术实现步骤摘要】
一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法
本专利技术涉及新能源材料制备
，具体涉及一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法。
技术介绍
以镍钴锰三元素为主元素制备而来的镍钴锰氢氧化物为前驱体，制备镍钴锰酸锂正极材料以其电池比能量密度高、占用体积小等优点广泛运用于数码3C和电动乘用车领域。由于在制备过程中受到不同控制因素的影响，所得的镍钴锰氢氧化物在形貌、振实等方面会有很大的差异，从而直接影响烧结后正极材料的性能。正极材料是锂离子电池的关键，而前驱体是正极材料的关键，要有好的电池，就必须要有好的前驱体。锂离子电池正极材料形貌、粒度分布以及振实密度与其合成方法密切相关。采用共沉淀法合成的镍钴锰氢氧化物会提高振实密度，可大大提高材料的可加工型性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服
技术介绍
的技术缺陷，提供一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法。本专利技术通过采用控制前驱体共沉淀反应过程中反应釜内反应产物过滤液中Ni2+的浓度大小，来制备中粒径镍钴锰氢氧化物前驱体；本专利技术制备方法提升了前驱体的粒度分布的均匀性，颗粒球形度更好且表面一次晶须均匀、粗棒状，提升正极材料的压实密度且可以避免涂布过程中的突起问题，在烧结正极材料后，由于本身致密性好，形成的二次球颗粒热稳定性方面有所提高，也大幅度提升材料的热稳定性和安全性能。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术手段为：一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法，通过采用控制前驱体共沉淀反应过程中反应釜内反应产物过滤液中Ni2+的浓度大小，来制备D50＝8～15μm的中粒径镍钴锰氢氧化物前驱体。所述粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法，包括如下步骤：(1)将可溶性镍盐、钴盐、锰盐按照氢氧化物中镍钴锰所需摩尔比例，即镍钴锰氢氧化物化学通式Ni1-x-yCoxMny(OH)2，其中0.1≤x≤0.3，0.1≤y≤0.3，配制成混合金属盐溶液，然后分别配置沉淀剂和络合剂；(2)在搅拌条件下向反应釜中加入去离子水，通入步骤(1)所述沉淀剂和络合剂制成母液，并通入惰性气体进行气氛保护，整个反应历程都需充足的惰性气体进行保护；(3)将步骤(1)所述混合金属盐溶液、沉淀剂和络合剂持续不断的通入搅拌的反应釜中进行共沉淀反应，晶核不断形成并长大，当料液到达反应釜溢流口时，开始从反应釜底部放出约100～200ml料液，立即过滤，取得过滤后的滤液，准确测试滤液中Ni2+的浓度，当物料粒度D50达到12±0.5μm时停止进料，继续搅拌0.5～2h后停机；(4)将步骤(3)所得物料进行陈化，将陈化后的物料通过碱洗离心、干燥、过筛、除铁后得到粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物。优选地，所述步骤(1)中，所述混合金属盐溶液中总金属离子浓度为0.5～2.5mol/L。优选地，所述步骤(1)中，所述沉淀剂为KOH、NaOH、Na2CO3中的任意一种或几种。更优选地，所述步骤(1)中，所述沉淀剂为NaOH。优选地，所述步骤(1)中，所述沉淀剂浓度为2～10mol/L。优选地，所述步骤(1)中，所述络合剂为氨水、硫酸铵、乙二胺四乙酸二钠、磺基水杨酸、甘氨酸中的任意一种或几种。更优选地，所述步骤(1)中，所述络合剂为硫酸铵。优选地，所述步骤(1)中，所述络合剂浓度为2～15mol/L。优选地，所述步骤(2)中，所述去离子水的加入量为反应釜有效体积的20～60％。优选地，所述步骤(2)中，所述母液占反应釜有效体积的20～60％，所述母液pH值为10.00～12.50，氨值为2～15g/L，温度为40～65℃。优选地，所述步骤(2)中，所述惰性气体为氮气或氩气中的一种或两种。优选地，所述步骤(3)中，所述共沉淀反应温度为40～65℃。优选地，所述步骤(3)中，所述共沉淀反应的pH为10.00～12.50。优选地，所述步骤(3)中，所述共沉淀反应时的转速为200～1000rpmo优选地，所述步骤(3)中，采用ICP(电感耦合等离子体原子发射光谱仪)准确测试滤液中Ni2+的浓度。优选地，所述步骤(3)中，间隔5min～2h测试一次滤液中Ni2+浓度，确保Ni2+浓度保持在0～1000ppm以内，若Ni2+浓度超过1000ppm，则升高反应釜内的pH值，待Ni2+浓度下降后保持现有pH值。更优选地，所述步骤(3)中，间隔1h测试一次滤液中Ni2+浓度，确保Ni2+浓度保持在0～1000ppm以内，若Ni2+浓度超过1000ppm，则升高反应釜内的pH值，待Ni2+浓度下降后保持现有pH值。优选地，所述步骤(3)中，所述粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物粒度D50为8～15μm，振实密度为2.0～2.4g/cm3，晶须为粗棒状。本专利技术的基本原理：本专利技术在反应过程中通过溶液中Ni2+的含量来控制反应的pH值，Ni2+含量偏高时，升高pH值，Ni2+含量偏低时，降低pH值，只允许Ni2+含量在正常范围值内波动，使得反应pH值波动小，但又能保证前驱体的正常生长，直至达到所需的粒度值；通过此方法制备的前驱体，球形度好，振实密度大，晶须粗，内部空洞少，有利于提高烧结后正极材料的循环寿命。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有如下优点：(1)本专利技术利用控制前驱体合成过程中，测试上清液中的浓度值来调控pH的升降，从而稳定控制前驱体表面晶须形貌和振实密度来提升镍钴锰氢氧化物的稳定性和一致性；(2)本专利技术制备方法提升了前驱体的粒度分布的均匀性，颗粒球形度更好且表面一次晶须均匀、粗棒状，晶须介于细条形与片状之间；(3)本专利技术通过控制前驱体的粒度和形貌，提升对应正极材料的理化性能，提升正极材料的压实密度且可以避免涂布过程中的突起问题；(4)本专利技术镍钴锰氢氧化物在烧结正极材料后，由于本身致密性好，形成的二次球颗粒热稳定性方面有所提高，也大幅度提升材料的热稳定性和安全性能。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物放大5000倍的SEM图；图2为本专利技术实施例1制备得到的粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物放大20000倍的SEM图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本专利技术进一步说明，而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术的内容后，该领域的技术人员对本专利技术作出一些非本质的改动或调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1(1)将硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰按比例配制成混合盐溶液，其中，总金属离子浓度为1.5mol/L，镍、钴、锰三元素的比例为0.5∶0.2∶0.3，然后分别配制5mol/L的氢氧化钠溶液和9mol/L的硫酸铵溶液；(2)将配好的镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠溶液和硫酸铵溶液单独泵入已装有有效体积40％去离子水的反应釜中并进行搅拌，搅拌速度为1000rpm，控制氢氧化钠溶液和硫酸铵溶液的流速使混合溶液pH值为11.50，反应釜温度恒定控制在50℃，反应釜全程通入氮气保护；当料液到达反应釜溢流口时，开始从反应釜底部放出约200ml料液，立即过滤，取得过滤后的滤液用ICP(电感耦合等离子体原子发射光谱仪)准确测试滤液中Ni2+的浓度，每小时测试一次Ni2+浓度，确保Ni2+浓度保持在0～1000ppm以内。若Ni2+浓度超过1000ppm，则升高反应釜内的pH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法，其特征在于，通过采用控制前驱体共沉淀反应过程中反应釜内反应产物过滤液中Ni

【技术特征摘要】
1.一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法，其特征在于，通过采用控制前驱体共沉淀反应过程中反应釜内反应产物过滤液中Ni2+的浓度大小，来制备D50＝8～15μm的中粒径镍钴锰氢氧化物前驱体。2.如权利要求1所述的一种粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将可溶性镍盐、钴盐、锰盐按照氢氧化物中镍钴锰所需摩尔比例，即镍钴锰氢氧化物化学通式Ni1-x-yCoxMny(OH)2，其中0.1≤x≤0.3，0.1≤y≤0.3，配制成混合金属盐溶液，然后分别配置沉淀剂和络合剂；(2)在搅拌条件下向反应釜中加入去离子水，通入步骤(1)所述沉淀剂和络合剂制成母液，并通入惰性气体进行气氛保护；(3)将步骤(1)所述混合金属盐溶液、沉淀剂和络合剂持续不断的通入搅拌的反应釜中进行共沉淀反应，晶核不断形成并长大，当料液到达反应釜溢流口时，开始从反应釜底部放出100～200ml料液，立即过滤，取得过滤后的滤液，准确测试滤液中Ni2+的浓度，当物料粒度D50达到12±0.5μm时停止进料，继续搅拌0.5～2h后停机；(4)将步骤(3)所得物料进行陈化，将陈化后的物料通过碱洗离心、干燥、过筛、除铁后得到粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物。3.如权利要求2所述的一种粗晶须粗晶须中粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述混合金属盐溶液中总金属离子浓度为0.5～2.5mol/L。4.如权利要求2所述的一种粗晶须中粒径镍钴...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐乾松，张鑫，佘圣贤，袁徐俊，朱珠，
申请(专利权)人：宁波容百锂电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33