一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，属于新材料领域。本发明专利技术在通入保护气的氛围下，将镍钴锰混合液、组合络合剂和碱液Ⅰ混合反应，得到浆料，将浆料固液分离，收集固相即得镍钴锰三元材料前驱体，组合络合剂由络合剂A和络合剂B组成；络合剂A包括酒石酸盐、柠檬酸盐、EDTA、焦硫酸盐、硫代硫酸盐和CyDTA中的至少一种；络合剂B包括亚硫酸盐、VC和葡萄糖中的至少一种。本发明专利技术采用组合络合剂替代氨，组合络合剂的成本低、无味道，生产过程中无废气处理，废水中无氨，三废处理费用低，生产环境友好。产环境友好。产环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料领域，具体涉及一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法。

技术介绍

[0002]2019年，全球三元材料前驱体产量为35万吨，增速35％，从三元前驱体各系别来看，523(Ni
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
(OH)2)、622(Ni
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
(OH)2)仍占主流，约占总量的67％，811(Ni
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
(OH)2)及NCA(Ni
0.8
Co
0.15
Al
0.05
(OH)2)约占总量的30％。其中，中国三元材料前驱体产量增长率为38％，产量增长至27.5万吨，523及622占比为72％，而811及NCA占比为23％。SMM(上海有色网)预计，为解决里程焦虑，高镍化是三元材料发展的必经之路，未来随着明星高端车型的研发，以及电池厂高镍电池研发方面取得突破，中低镍三元材料产量占比或进一步下滑，相应的三元前驱体占比将继续下滑。SMM预计，至2022年，中国三元前驱体产量将增长至51.5万吨，2020年至2022年中国三元前驱体产量年复合增长率为17％。
[0003]三元前驱体是当前汽车电动化中的电池的核心材料，三元前驱体材料的成本是推广新能源车的核心要素。相关技术中三元材料的制备流程如图1所示，在氨性环境下，镍钴锰混合盐和碱反应生产三元前驱体材料，氨在汽提回收过程中会增加生产成本(与购买新氨水的成本相当)；同时将氨水添加至反应体系中，会形成氨和铵盐的缓冲溶液体系，导致pH测定不准确，且pH值受缓冲溶液影响变化缓慢。
[0004]因此，需要开发一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，该方法不需要使用氨且生产成本低。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题为：一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，该方法不需要使用氨且生产成本低。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、将镍钴锰混合液、组合络合剂和碱液混合反应，得到浆料；
[0008]S2、将所述浆料固液分离，收集固相即得所述前驱体；
[0009]其中，所述络合剂由络合剂A和络合剂B组成；
[0010]所述络合剂A包括酒石酸盐、柠檬酸盐、EDTA(乙二胺四乙酸)、焦硫酸盐、硫代硫酸盐和CyDTA(环己二胺四乙酸)中的至少一种；
[0011]所述络合剂B包括亚硫酸盐、VC(抗坏血酸)和葡萄糖中的至少一种。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述络合剂A与络合剂B的质量比为5～25:1。
[0013]络合剂A主要是控制金属离子的游离的浓度；络合剂B主要提供还原性气氛。在络合剂B所控制的还原性气氛下，游离的金属离子处于二价状态；因此，络合物A能够准确控制游离的金属离子的浓度，从而实现对产品粒度及粒度分布进行准确控制(在碱性条件下、锰离子最容易被氧化成三价离子，镍、钴相对次之)。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述镍钴锰混合液由镍原料液、钴原料液和锰原料液混合组成。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述镍原料中镍原子、钴原料液中钴原子和锰原料液中锰原子的摩尔比为0.33～0.9:0.05～0.33:0.05～0.33。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述前驱体的化学式为Ni
x
Co
y
Mn
z
(OH)2；其中，0.33≤x≤0.9；0.05≤y≤0.33；0.05≤Z≤0.33；x+y+z＝1。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述镍钴锰混合液中金属离子的质量浓度约为100g/L～130g/L。
[0018]高浓度的混合盐，有效降低母液的总量，废水少，投资少，处理成本低。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述镍原料液中镍离子的浓度为100g/L～130g/L。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述镍原料液包括硫酸镍溶液、氯化镍溶液和硝酸镍溶液中的至少一种。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述钴原料液中钴离子的浓度约为100g/L～130g/L。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述钴原料液包括硫酸钴溶液、氯化钴溶液和硝酸钴溶液中的至少一种。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述锰原料液中锰离子的浓度约为100g/L～130g/L。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，所述锰原料液包括硫酸锰溶液、氯化锰溶液和硝酸锰溶液中的至少一种。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述组合络合剂与镍钴锰混合液中的金属离子的质量比为0.1～0.5:100。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述组合络合剂的温度约为40℃。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述酒石酸盐包括酒石酸钠或酒石酸钾。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述柠檬酸盐包括柠檬酸钠或柠檬酸钾。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述焦硫酸盐包括焦磷酸钠或焦磷酸钾。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述硫代硫酸盐包括硫代硫酸钠或硫代硫酸钾。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述亚硫酸盐包括亚硫酸钠、亚硫酸钾、VC。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液Ⅰ的质量分数为25％～48％。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液Ⅰ的质量分数约为32％。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液Ⅰ的温度约为40℃。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液Ⅰ为氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液中的至少一种。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应的温度为55℃～70℃；所述反应的时间为5h～15h。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述混合反应的过程中的pH为8.5～11.5。
[0038]根据本专利技术的一些实施方式，所述反应过程中的搅拌转速为200rpm～350rpm。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述步骤S1中混合反应开始前中通入保护气。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述保护气为氮气。
[0041]根据本专利技术的一些实施方式，所述保护气的通入压力为微正压。
[0042]根据本专利技术的一些实施方式，所述微正压为100Pa～300Pa。
[0043]根据本专利技术的一些实施方式，所述固相采用碱液Ⅱ洗涤。
[0044]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液Ⅱ的pH约为14。
[0045]根据本专利技术的一些实施方式，所述碱液Ⅱ的温度为70℃～80℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将镍钴锰混合液、组合络合剂和碱液Ⅰ混合反应，得到浆料；S2、将所述浆料固液分离，收集固相即得所述前驱体；其中，所述组合络合剂由络合剂A和络合剂B组成；所述络合剂A包括酒石酸盐、柠檬酸盐、EDTA、焦硫酸盐、硫代硫酸盐和CyDTA中的至少一种；所述络合剂B包括亚硫酸盐、VC和葡萄糖中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：所述镍钴锰混合液由镍原料液、钴原料液和锰原料液混合组成；优选地，所述镍原料液包括硫酸镍溶液、氯化镍溶液和硝酸镍溶液中的至少一种；优选地，所述钴原料液包括硫酸钴溶液、氯化钴溶液和硝酸钴溶液中的至少一种；优选地，所述锰原料液包括硫酸锰溶液、氯化锰溶液和硝酸锰溶液中的至少一种；优选地，所述镍原料中镍原子、钴原料液中钴原子和锰原料液中锰原子的摩尔比为0.33～0.9:0.05～0.33:0.05～0.33。3.根据权利要求1所述的一种镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：所述镍钴锰混合液中金属离子的质量浓度为100g/L～130g/L。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：李军秀，杜长福，朱文兵，黄孝伟，
申请(专利权)人：湖南德景源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：