一种高镍前驱体的快速制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种高镍前驱体的快速制备方法，包括以下步骤：(1)将镍钴锰混合液、碱液和络合剂共沉淀制备得到混合浆料；(2)将得到的混合浆料收集；(3)打入另一个空置反应釜内过浓缩机，反应为间歇反应，得到颗粒物料；(4)将所述颗粒物料干燥，得到镍钴锰三元前驱体，所述镍钴锰三元前驱体的原子比为NixCoyMnz(OH)

A fast preparation method of high nickel precursor

The invention belongs to the technical field of positive electrode materials for lithium-ion batteries, in particular to a fast preparation method of high nickel precursor, which comprises the following steps: (1) preparing mixed slurry by coprecipitation of nickel cobalt manganese mixture, alkali solution and complexing agent; (2) collecting the obtained mixed slurry; (3) driving the mixture into another empty reactor for over thickener, which reacts intermittently to obtain granular material\uff08 4) drying the granular material to obtain the nickel cobalt manganese ternary precursor, and the atomic ratio of the nickel cobalt manganese ternary precursor is NixCoyMnz (OH)

【技术实现步骤摘要】
一种高镍前驱体的快速制备方法
本专利技术属于锂离子电池正极材料
，具体涉及一种高镍前驱体的快速制备方法。
技术介绍
随着国家新能源政策的制定和实施，人们对电池容量要求越来越高，锂离子电池的容量要求也越来越高，制备高镍正极材料成为人们首要的选择，而作为高镍正极材料重要原料的高镍前驱体的制备也受到日益的关注。目前前驱体的制备一般是用共沉淀法，根据生产方式的不同，共沉淀法制备时分为连续反应和间歇反应，连续反应优点是产量大，效率高，缺点是高镍前驱体在反应过程中有大量小颗粒出现，球形度差；间歇反应优点是球形度好，没有小颗粒，缺点是产量低，时间利用率低。
技术实现思路
针对现有技术的不足和缺陷，本专利技术提供了一种高镍前驱体的快速制备方法，本专利技术提供的制备方法得到的镍钴锰三元前驱体材料的品质较高，而且制备工艺简单。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高镍前驱体的快速制备方法，包括以下步骤：(1)将摩尔浓度为1.5mol/L～2.0mol/L的镍钴锰混合液、碱液和络合剂共沉淀制备得到的混合浆料，所述镍钴锰混合溶液中镍、钴和锰的摩尔比为(0.8～1.0)：a:b，0<a<0.20，0<b<0.20；共沉淀过程中的搅拌速度为700r/min～1200r/min；共沉淀过程中的pH值控制在10～13；氨值控制在5～10g/L；共沉淀过程的温度控制在40℃～70℃，所述镍钴锰三元前驱体的原子比为NixCoyMnz(OH)2，其中0.80≤x＜1.00，0<y<0.20，0<z<0.20；(2)将所述混合浆料粒度保持在一定的稳定范围内，D50不超过湿样控制要求的80％，连续反应，收集浆料；(3)将收集到的浆料用泵打入到清洗干净的空置反应釜内，经过浓缩机，继续进行共沉淀反应，共沉淀过程中的搅拌速度为700r/min～1000r/min；共沉淀过程中的pH值控制在10～13；氨值控制在5～10g/L；共沉淀过程的温度控制在40℃～70℃，得到合格颗粒物料，所述反应为间歇反应；(4)将所述颗粒物料干燥，得到镍钴锰三元前驱体，所述镍钴锰三元前驱体的原子比为NixCoyMnz(OH)2，其中0.80≤x＜1.00，0<y<0.20，0<z<0.20。为了更好的实现本专利技术，进一步的，步骤(1)所述的碱液为氢氧化钠溶液，浓度为5.0mol/L，络合剂为氨水，含量为25％的水溶液。为了更好的实现本专利技术，进一步的，步骤(1)中所述的共沉淀过程中的pH值为11～12，氨值控制在5～10g/L，搅拌速度为700r/min～1200r/min，温度为45℃～60℃，气氛为氮气气氛。为了更好的实现本专利技术，进一步的，步骤(2)中所述的共沉淀过程中收集浆料粒度D50不超过湿样控制要求的80％。为了更好的实现本专利技术，进一步的，步骤(3)中所述的共沉淀过程为间歇反应，反应釜搅拌转速700r/min～1000r/min，pH值控制在10～13，氨值控制在5～10g/L，温度控制在40℃～70℃。有益效果本专利技术的有益效果如下：(1)与现有技术相比，专利技术不仅保留了间歇工艺的优点良好的球形度、没有或极少的细粉出现，还兼具了连续工艺高效率的生产速度，在保证产品质量的同时还提高了生产速度，实现了又好又快的生产方式。(2)本专利技术采用三元材料镍钴锰具有高比容量，长循环寿命，低毒和廉价的特点，同时，三种元素之间有很好的协同作用，提高电池的耐用寿命。(3)本专利技术采用的镍钴锰三种材料中，镍是主要的氧化还原反应元素，因此，高镍含量可有效提高前驱体的比容量，还能降低生产成本，同时，生产制备工艺和产品性能密切相关，本专利技术的制备工艺中氨水浓度、pH值、反应温度、固含量、反应时间、成分含量、杂质、流量、反应气氛、搅拌强度等均通过试验确定，其中氨水是反应络合剂，主要作用是络合金属离子，达到控制游离金属离子目的，降低体系过饱和系数，从而实现控制颗粒长大速度和形貌；沉淀过程中的pH直接影响晶体颗粒的生成、长大，由于镍、钴、锰的沉淀pH值不同，所以不同组分的三元材料前驱体的最佳反应pH值不同；温度主要是影响化学反应速率。在前驱体的反应中，温度越高反应速率越快，但是温度过高会造成前驱体氧化，进而造成反应过程无法控制、前驱体结构改变等问题，所以在不影响反应的前提下温度尽量高一点；过程浓缩可提高料浆固含量可优化产品形貌、提高产品的振实密度；搅拌速度对晶体结晶过程影响较大，从而影响前驱体的振实密度；因此通过本专利技术制备的高镍前驱体颗粒球形度好，增长稳定，致密性好，比容量高。附图说明图1为本专利技术一种高镍前驱体快速制备方法的流程图；图2为本专利技术实施例1制备得到的镍钴锰氢氧化物的3000倍扫描电镜图；图3为本专利技术实施例1制备得到的镍钴锰氢氧化物的5000倍扫描电镜图；图4为本专利技术实施例2制备得到的镍钴锰氢氧化物的3000倍扫描电镜图；图5为本专利技术实施例2制备得到的镍钴锰氢氧化物的5000倍扫描电镜图；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1本实施例提供一种高镍前驱体快速制备方法，包括以下步骤：(1)采用NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O原料在配制罐中配制总浓度为1.6mol/L镍钴锰混合溶液，将得到的混合料液输送至料液储桶，混合后的料液Ni:Co:Mn的摩尔比为83：12：5，配制5.0mol/L的氢氧化钠溶液输送至碱液储桶；将25％氨水输送至氨水储桶；(2)利用计量泵，将料液、碱液和氨水并流经流量计进入反应釜，控制反应气氛为氮气气氛，反应釜搅拌转速为1000r/min，pH为11.80，氨值控制在5～10g/L，温度为50℃；(3)反应釜稳定后将将浆料流向陈化罐，得到中位粒径在8微米的悬浊液，将悬浊液加入到空置干净的反应釜，过浓缩机继续进行间歇反应，控制pH值在10.90，氨值控制在5～10g/L，转速800r/min，保持粒度稳定上涨，不打球，等到粒度10.2微米放料；(4)将得到的物料经烘烤、混合、筛分、除铁后得到10.5微米级高镍前驱体NixCoyMnz(OH)2。将实施例1得到的镍钴锰三元前驱体进行扫描电镜检测，检测结果如图2、3，图2为本专利技术实施例1制备得到的镍钴锰氢氧化物的5000倍扫描电镜图；图3为本专利技术实施例1制备得到的镍钴锰氢氧化物的10000倍扫描电镜图。按照上述技术方案所述的方法测试本专利技术实施例1制备得到的镍钴锰三元前驱体的振实密度，测试结果为本专利技术实施例1制备得到的镍钴锰三元前驱体的振实密度达到2.27g/cm2。实施例2本实施例提供一种高镍前驱体快速制备方法，包括以下步骤：(1)采用NiSO4·6H2O、CoSO4·7H2O、MnSO4·H2O原料在配制罐中配制总浓度为1.6mo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高镍前驱体的快速制备方法，其特征在于，包括以下步骤，/n(1)将摩尔浓度为1.5mol/L～2.0mol/L的镍钴锰混合液、碱液和络合剂共沉淀制备得到的混合浆料，所述镍钴锰混合溶液中镍、钴和锰的摩尔比为(0.8～1.0)：a:b，0<a<0.20，0<b<0.20；共沉淀过程中的搅拌速度为700r/min～1200r/min；共沉淀过程中的pH值控制在10～13；氨值控制在5～10g/L；共沉淀过程的温度控制在40℃～70℃，所述镍钴锰三元前驱体的原子比为NixCoyMnz(OH)

【技术特征摘要】
1.一种高镍前驱体的快速制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)将摩尔浓度为1.5mol/L～2.0mol/L的镍钴锰混合液、碱液和络合剂共沉淀制备得到的混合浆料，所述镍钴锰混合溶液中镍、钴和锰的摩尔比为(0.8～1.0)：a:b，0<a<0.20，0<b<0.20；共沉淀过程中的搅拌速度为700r/min～1200r/min；共沉淀过程中的pH值控制在10～13；氨值控制在5～10g/L；共沉淀过程的温度控制在40℃～70℃，所述镍钴锰三元前驱体的原子比为NixCoyMnz(OH)2，其中0.80≤x＜1.00，0<y<0.20，0<z<0.20；
(2)将所述混合浆料粒度保持在一定的稳定范围内，D50不超过湿样控制要求的80％，连续反应，收集浆料；
(3)将收集到的浆料用泵打入到清洗干净的空置反应釜内，经过浓缩机，继续进行共沉淀反应，共沉淀过程中的搅拌速度为700r/min～1000r/min；共沉淀过程中的pH值控制在10～13；氨值控制在5～10g/L；共沉淀过程的温度控制在40℃～70℃，得到合格颗粒物料，所述反应为间歇反应；
(4)将所述颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱久山，吉同棕，周浩，郑斌，王伟科，毛秦钟，王寅峰，钱志挺，吴海军，
申请(专利权)人：浙江美都海创锂电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33