本发明专利技术涉及三元系材料的制备方法，具体涉及用于锂离子电池的锂钴镍锰氧三元系材料的制备方法。本发明专利技术以确定的三元系材料金属的盐作为原料，按照所需的配比称样后，经过溶解混合均匀，采用喷雾－焙烧法制备复合金属氧化物作为前躯体，将前躯体与锂源化合物按照１∶１－１．５物质的量进行混合，然后在７００－１０００℃进行焙烧，得到三元系材料。将喷雾－焙烧过程中产生的尾气：水蒸气、酸性气体用淋洗塔吸收得到酸。本发明专利技术具有工艺先进、生产稳定、成本低，无废水排出、有利于环境保护、产品纯度高、粒度均匀、结晶度高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三元系材料的制备方法，具体涉及用于锂离子电池的 LiCoxNiyMnz02三元系材料的制备方法。
技术介绍
三元系材料是指为了克服锂钴氧、锂镍氧或锂锰氧等缺点，而被大家重点研 究的锂钴镍锰氧、锂钴镍铝氧或锂钴镍等用于锂离子电池的复合化合物。目前， 三元材料的合成方法基本采用液相共沉淀法和固相合成法。液相共沉淀法，将是在液相状态下，将各种目标金属盐溶液，选用合适的沉 淀剂，使其发生共沉淀反应，得到复合金属盐的沉淀物，将其作为前躯体，然后 与锂源化合物进行进一步反应制备三元材料。如，方送生等，含锰钴镍的锂复合 氧化物及其制备方法以及在锂离子二次电池中的应用，专利号 ZL200410081451.9，采用在可控气氛环境下，将M盐(为至少一种选自Al， Mg， Cr， Zn， Ti及Sn金属的金属盐)及锰、镍、钴盐的混合水溶液加至碱液中，共 沉淀生成Ni-Co-Mn-M复合氢氧化物，经过洗涤、干燥制得复合氢氧化物后与 氢氧化锂混磨，并于240-550。C和650-850'C下热处理。郭华军等， 一种锂离子 电池正极材料锂镍钴锰氧及其制备方法，专利号ZL200510031354.3，以氨水或 铵盐为络合剂，LiOH、 KOH或NaOH溶液为沉淀剂，与镍、钴、锰混合盐溶液 一起加入到反应器中，进行共沉淀反应得到氢氧化物，再经400-70(TC热处理后， 得到复合氧化物作为前躯体，然后与锂源化合物混合反应后得到锂镍钴锰氧。固相合成法，将是在固相状态下，将各种目的金属的单质或者化合物，通过 混料后，进行焙烧得到三元材料。如，卢世刚，锂离子电池用的层状锂镍钴锰氧 化物正极材料的制备方法，专利公开号200610113009.9，将金属锰粉、锂的化合 物、金属钴或者钴的化合物、镍的化合物按化学式LiyNixCol-2xMnx02表达要 求的摩尔配比称取相应的上述原料，式中，0<x<0.5， 0.9^y<l.l;在原料中加 入溶剂进行湿磨；湿磨后烘干；再于高温下烧结，研磨得到层状锂镍钴锰氧化物 正极材料。本专利技术的优点在于采用湿磨混合的方法，提高原材料混合效果；采用 固相法合成，工艺过程简单，成本低，易于大工业生产，避免了湿法制备前躯体 复杂的流程。仇卫华等， 一种采用低热固相反应制备层状锂钴镍锰氧化物材料的 方法，专利号ZL200510011676.1 ，提供了 一种采用低热固相反应制备 LiC0l/3Ni1/3Mn1/302材料的方法，属于锂离子电池正极材料制备
分两 步制备前驱体， 一步分别将氢氧化锂LiOH.H20与草酸H2C204按化学计量比混 合均匀，其比例为Li:H2C204=l :0.8 1.2;将钴镍锰的乙酸盐按比例混合均匀，其比例为Co : Ni: Mn=i :i:i;第二步是将第一步混合好的两种材料球磨混合后，在120 15(TC真空干燥，制备出前驱体。将制备好的前驱体在500 800。C焙烧6 15小时得到最终产物LiCo,/3Nh/3Mn,/302。本专利技术的优点在于制 备的是多组元材料，而采用两步法制备前驱体更有利于产物的均匀性。但是，液相法和固相法都存在其缺点，液相法工艺条件复杂，难以精确控制 各种元素的均匀同步沉淀，并且需要消耗大量的水，易于带来环境污染。而固相 法由于一般是采用球磨将各种金属的单质或者化合物进行混合均匀，这种方法的 混料时间长，很难使各种金属元素的成分均匀分布，易造成成分偏析，并且在混 料的过程中易于带进杂质。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是在于克服上述方法中的不足，而提出的一种工 艺先进，生产稳定，无废水排出、有利于环境保护、产品纯度高、粒度均匀、结晶度高的制备锂离子电池正极三元系材料的新方法。为此，本专利技术采用以下方案， 它按以下步骤执行-(a) .原料准备将三元系目的金属盐进行溶解，并且按照所需的比例进行混合得到Co+Ni+Mn为0.8 3.3mol/L金属盐混合溶液；(b) .喷雾焙烧将上述金属盐混合溶液进行喷雾得到雾状液滴，雾状液滴 在空气或氧气气氛、600-100(TC下，动态焙烧炉中快速反应得到复合金属氧化物， 同时放出含水蒸气、酸性气体等的尾气；(C).混合焙烧以复合金属氧化物作为三元系材料前躯体，将三元系材料前躯体与锂盐按1: 1-1.5的物质的量比例混合，在700-1000。C下，进行焙烧9-20h 得到三元系材料。(d).尾气处理将喷雾焙烧过程中产生的尾气，进行淋洗吸收处理后得到再生酸。与现有方法相比，本专利技术具有以下优点1. 本专利技术制得的三元系材料前躯体复合金属氧化物粉末流动性好，粒度均 匀，微观形貌为多面体，且具有化学纯度高，结晶度高，电化学性能好等优点；2. 与液相沉淀法相比，工序少，加工周期短，并且可以避免沉淀过程中钠、铁、钙、镁等杂质离子的带入，节省了大量的洗涤用水，有利于节能减排和避免环境污染；3. 与固相合成法相比，加工周期短，成分分布均匀；4. 将喷雾焙烧过程中产生的尾气，进行淋洗吸收处理后得到再生酸，再生 酸可作为产品出售，使其循环综合利用，既有利于降低成本，实现了环境友好生 产；5. 本专利技术工艺流程简单，产品质量稳定，成本低。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施例方式实施例1，参照图1。采用氯化钴、氯化镍和氯化锰为原料，按照nCo:nNi:nMn-l:l:l比例称样 溶解混合，得到混合均匀的Co+Ni+Mn为0.8 3.3mol/L钴/镍/锰氯化盐溶液。 将上述溶液在0.2-6MPa压力下，进行压力喷雾得到雾状液滴，将喷雾得到的雾 状液滴，在动态焙烧炉中，空气或氧气气氛、600-1000。C下，进行焙烧反应得到 钴镍锰复合氧化物。将喷雾焙烧得到的钴镍锰复合氧化物作为前躯体，与碳酸锂 按照n (Co/Ni/Co): nLi=l: 1-1.5进行混合均匀，在700-1000。C下焙烧9-20h 得到LiCo1/3Ni1/3Mn1/302。将喷雾焙烧过程中产生的尾气，进行淋洗吸收处理后 得到再生的盐酸。实施例2，参照图1。采用氯化钴、氯化镍和氯化锰为原料，按照nNi:nCo:nMi^8:l:l比例称样 溶解混合，得到混合均匀的Co+Ni+Mn为0.8 3.3mol/L镍/钴/锰氯化盐溶液。 将上述溶液在0.2-5MPa压力下，进行压力喷雾得到雾状液滴，将喷雾得到的雾 状液滴，在动态焙烧炉中，空气或氧气气氛、600-1000'C下，进行焙烧反应得到 钴镍锰复合氧化物。将喷雾焙烧得到的钴镍锰复合氧化物作为前躯体，与碳酸锂 按照n (Co/Ni/Co): nLi=l: 1-1.5进行混合均匀，在700-1000。C下焙烧9-20h 得到LiNia8CoaiMnai02。将喷雾焙烧过程中产生的尾气，进行淋洗吸收处理后 得到再生的盐酸。实施例3，参照图1。采用氯化钴、氯化镍和氯化锰为原料，按照nNi:nCo:nMr^4:2:4比例称样 溶解混合，得到混合均匀的Co+Ni+Mn为0.8 3.3mol/L镍/钴氯化盐溶液。将上 述溶液在0.2-6MPa压力下，进行压力喷雾得到雾状液滴，将喷雾得到的雾状液 滴，在动态焙烧炉中，空气或氧气气氛、600-100(TC下，进行焙烧反应得到钴镍 复合氧化物。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备锂离子电池正极三元系材料ＬｉＣｏ↓［ｘ］Ｎｉ↓［ｙ］Ｍｎ↓［ｚ］Ｏ↓［２］的新方法，其特征在于其前躯体制备按以下步骤执行： （ａ）．原料准备：将确定的三元系目标金属盐进行溶解，并且按照所需的比例进行混合得到Ｃｏ＋Ｎｉ＋Ｍｎ为０．８～３．３ｍｏｌ／Ｌ金属盐混合溶液； （ｂ）．喷雾焙烧：将上述金属盐混合溶液进行喷雾得到雾状液滴，雾状液滴在空气或氧气气氛、６００－１０００℃下，置于动态焙烧炉中反应得到复合金属氧化物，并作为三元系材料前躯体，同时放出含水蒸气、酸性气体等尾气；（ｃ）．尾气处理：将喷雾焙烧过程中产生的尾气，进行喷淋吸收处理后得到再生酸。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘秀庆，向波，翟世双，
申请(专利权)人：浙江华友钴业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：33[]
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