本发明专利技术公开了一种掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体的制备方法，包括包括在镍钴铝三元前驱体的合成阶段掺杂铈的步骤。其优点是：1、在前驱体的反应阶段掺杂，在液相中掺杂，实现了分子级的混合，各元素混合更加均匀；2、得到的前驱体的粒径分布均匀，振实密度高、形貌规整；3、前驱体烧结后得到的正极材料，该材料在高倍率性能和循环稳定性更加优秀；4、实验表明相对于在NCM中进行铈掺杂而言，本发明专利技术可以显著提高前驱体的能量密度。高前驱体的能量密度。高前驱体的能量密度。
【技术实现步骤摘要】
掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种锂电池生产技术，尤其是一种锂电池镍钴铝前驱体生产技术。
技术介绍
[0002]锂离子电池作为新能源主体之一，因体积小、容量高、价格低廉等优点受到广泛关注。随着行业的快速发展，锂离子电池的性能需求也越来越高。锂离子电池的性能主要取决于三元正极材料，而三元前驱体是影响三元正极材料的主体因素。为了得到循环性能好、容量高、倍率性好、价格低的三元正极材料，提升三元前驱体的性能首当其冲。目前市面上多采用Mg、Al、Zr、Ti、W、F等元素来对前驱体进行掺杂改性。稀土元素铈可以提高电子导电性和锂离子的扩散速率，从而提高放电容量。
[0003]例如公开号为CN109896554A的专利文献公开了一种多元素掺杂型镍钴锰氢氧化物，该方案涉及使用铈掺杂NCM三元前驱体的方法，但是实验表明该方法所得前驱体能量密度较低。
技术实现思路
[0004]为提高掺杂铈的三元正极材料前驱体的能量密度，本专利技术提供了一种掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体及其制备方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体及其制备方法，包括在镍钴铝三元前驱体的合成阶段掺杂铈的步骤。
[0006]本专利技术具体可以按照如下方法实施：
[0007]S1、将络合剂与去离子水以一定比例混合，得到溶液A；将沉淀剂与去离子水以一定比例混合，得到溶液B；将可溶性镍盐、可溶性钴盐与水以一定比例混合，得到溶液C；将可溶性铝盐与水及氢氧化钠以一定比例配制为溶液D；将可溶性铈盐与水混合溶解，得到溶液E；
[0008]S2、在一定的反应釜的搅拌速度与温度条件下，将溶液A和溶液B通入反应釜中，配制成反应釜底液；
[0009]S3、在反应釜内通入惰性气体，将所述溶液C、溶液D、溶液E以一定流量并流通入反应釜中，并通过调节溶液A和溶液B的流量来控制反应釜体系的氨浓度与pH值，反应一定时间得到混合浆料；
[0010]S4、调节所述混合浆液的温度，搅拌状态下进行陈化，洗涤，过滤，干燥，过筛，除铁，即得掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体。
[0011]本专利技术还公开了一种掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体，其即是由本专利技术的掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体的制备方法所制得。
[0012]本专利技术还公开了一种锂离子电池正极材料生产方法，其特点是生产原料包括本专利技术的掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体。该方法具体包括将所述掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体与锂源混合进行烧结的步骤。
[0013]本专利技术还公开了一种锂离子电池正极材料，其即是由本专利技术的锂离子电池正极材料生产方法所制得。
[0014]本专利技术的有益效果是：1、在前驱体的反应阶段掺杂，在液相中掺杂，实现了分子级的混合，各元素混合更加均匀；2、得到的前驱体的粒径分布均匀，振实密度高、形貌规整；3、前驱体烧结后得到的正极材料，该材料在高倍率性能和循环稳定性更加优秀；4、实验表明相对于在NCM中进行铈掺杂而言，本专利技术可以显著提高前驱体的能量密度。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的工艺流程图。
[0016]图2是实施例一、实施例二、对比例一所制得的正极材料的倍率性能对比图。
[0017]图3是实施例一、实施例二、对比例一所制得的正极材料的3C循环稳定性对比图。
[0018]图4是实施例一和对比例二所得掺铈的三元正极材料能量密度对比图。
具体实施方式
[0019]下面结合实施例对本专利技术进一步说明。
[0020]实施例一：
[0021]按照如下方法制备锂离子电池三元正极材料：
[0022](1)准备质量浓度16％的氨水(溶液A)和质量浓度32％的碱液(溶液B)；将可溶性镍盐、可溶性钴盐按照Ni:Co＝7：2的摩尔比与水混合溶解，得到115g/L的溶液C；将可溶性铝盐与水、氢氧化钠配制为0.60mol/L的溶液D；将硫酸铈配制为0.05mol/L的溶液E。
[0023](2)在反应釜温度60
±
1℃条件下，将溶液A和溶液B通入反应釜中，配制成反应釜底液，用纯水将反应釜底液至溢流口处；
[0024](3)在反应釜内通入氮气作为保护气，用溶液A和溶液B将反应釜底液调至pH为12.0
±
0.05，氨浓度为5.0
±
0.5g/L；
[0025](4)在反应温度为为60
±
1℃，搅拌转速为290rpm条件下，以并流形式同时通入4L/h的溶液C、1.5L/h的溶液D、0.5L/h的溶液E；并通过溶液A和溶液B的流量控制反应体系的pH为12.00
±
0.05，氨浓度为5.0
±
0.5g/L。
[0026](5)反应2h后，调节溶液C的流量为6L/h，溶液D的流量为2.25L/h，溶液E的流量为0.75L/h，调整溶液A和溶液B控制反应体系的pH为11.55
±
0.05，氨浓度为6.0
±
0.5g/L，继续反应至D50为3.5～4.0um后停止反应，得到前驱体浆料；
[0027](6)将所述前驱体浆料进行陈化、离心洗涤、干燥、筛分、除铁后得到掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体；
[0028](7)将所述掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体与单水氢氧化锂混合，锂化配比为1.08，在氧气气氛中烧结18小时，得到掺铈的三元正极材料。
[0029]实施例二：
[0030]按照如下方法制备锂离子电池三元正极材料：
[0031](1)准备质量浓度16％的氨水(溶液A)和质量浓度32％的碱液(溶液B)；将可溶性镍盐、可溶性钴盐按照Ni:Co＝8：2的摩尔比与水混合溶解，得到115g/L的溶液C；将可溶性铝盐与水、氢氧化钠配制为0.60mol/L的溶液D；将硫酸铈配制为0.05mol/L的溶液E。
[0032](2)在反应釜温度60
±
1℃条件下，将溶液A和溶液B通入反应釜中，配制成反应釜底液，用纯水将反应釜底液至溢流口处；
[0033](3)在反应釜内通入氮气作为保护气，用溶液A和溶液B将反应釜底液调至pH为11.60
±
0.05，氨浓度为6.5
±
0.5g/L；
[0034](4)在反应温度为为60
±
1℃，搅拌转速为290rpm条件下，以并流形式同时通入6L/h的溶液C、2.20L/h的溶液D、0.75L/h的溶液E；并通过溶液A和溶液B的流量控制反应体系的pH为12.00
±
0.05，氨浓度为10.0
±
0.5g/L。
[0035](5)反应至D50为9.5～10.5um后停止反应，得到前驱体浆料；
[0036](6)将所述前驱体浆料进行陈化、离心洗涤、干燥、筛分、除铁后得到掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于：包括在镍钴铝三元前驱体的合成阶段掺杂铈的步骤。2.根据权利要求1所述的掺杂铈的NCA三元正极材料前驱体的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1、将络合剂与去离子水以一定比例混合，得到溶液A；将沉淀剂与去离子水以一定比例混合，得到溶液B；将可溶性镍盐、可溶性钴盐与水以一定比例混合，得到溶液C；将可溶性铝盐与水及氢氧化钠以一定比例配制为溶液D；将可溶性铈盐与水混合溶解，得到溶液E；S2、在一定的反应釜的搅拌速度与温度条件下，将溶液A和溶液B通入反应釜中，配制成反应釜底液；S3、在反应釜内通入惰性气体，将所述溶液C、溶液D、溶液E以一定流量并流通入反应釜中，并通过调节溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：张燕辉，岳川丰，孙宏，邢王燕，李超，朱婷婷，谭磊，雷华军，王政强，左美华，李洁，
申请(专利权)人：宜宾锂宝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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