一种高振实密度三元前驱体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高振实密度三元前驱体及其制备方法，包括以下步骤：(1)在碱性底液中加入二氧化硅乳液形成混合液；(2)加入镍钴锰金属离子混合盐溶液、沉淀剂、络合剂及表面活性剂；(3)固液分离，得到固体料，干燥，粉碎得到粉碎料；(4)将粉碎料与碱性底液及表面活性剂混合；(5)重复步骤(2)；(6)固液分离，得到固体料，将固体料洗涤、干燥后即到。该制备方法制备得到的前驱体颗粒具有较高的振实密度，能给正极材料带来优异的循环性能。极材料带来优异的循环性能。极材料带来优异的循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高振实密度三元前驱体及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂电池正极材料
，特别涉及一种高振实密度三元前驱体及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池自从实现商业化后，它的用途也从最初的3C电子领域逐渐扩展到动力领域，但与此同时，人们对锂离子电池的安全性、能量密度以及使用寿命的要求也越来越高。在电池的制造过程中，正极材料作为电池最为重要的一部分，它在一定程度上决定了电池的性能以及使用领域。
[0003]三元正极材料由于具有高能量密度的优势，逐渐成为市场上的主流产品。工业上普遍采用共沉淀法首先制备镍钴锰氢氧化物前驱体，然后将前驱体与锂源混合烧结制备正极材料。三元前驱体作为三元正极材料的主要原料，其结构与性能直接决定了三元正极材料的结构与性能。众所周知，正极材料能继承前驱体的形貌和结构特点，正极材料的各项性能很大程度上取决于其前驱体的理化特性，前驱体制备的技术含量占整个三元材料技术含量的60％以上，所以，前驱体的结构、制备工艺对正极材料的性能有着至关重要的影响。
[0004]目前，共沉淀法是前驱体材料的主流制备方法，可以精确控制各组分的含量，并且实现组分的原子级混合，通过调整溶液浓度、pH值、反应时间、反应温度、搅拌转速等合成工艺参数，可以制备不同粒度、形貌、密度、结晶程度的材料。
[0005]共沉淀法目前应用最为广泛，产业化也较为成熟，然而，现有的共沉淀法在制备前驱体材料时，由于在共沉淀时，一次颗粒急速形成，并快速团聚，沉淀速率较快，导致一次颗粒粒度普遍较小，结晶度较低，一次颗粒不够致密，前驱体的整体致密度偏低，振实密度较低，从而影响后续烧结制备的正极材料的循环性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种高振实密度三元前驱体及其制备方法，可制备得到粗大且致密的前驱体颗粒，前驱体颗粒具有较高的振实密度，从而提高后续烧结而成的正极材料的循环性能。
[0007]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0008]一种高振实密度三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)搅拌状态下在碱性底液中加入二氧化硅乳液形成混合液；
[0010](2)向步骤(1)的混合液中加入镍钴锰金属离子混合盐溶液、沉淀剂、络合剂及表面活性剂进行反应，使混合液中物料的D50达到1.0
‑
3.0μm；
[0011](3)对步骤(2)的物料进行固液分离，得到固体料，将固体料干燥后，粉碎得到粉碎料；
[0012](4)将步骤(3)制得的粉碎料与碱性底液及表面活性剂混合；
[0013](5)向步骤(4)的混合液中加入镍钴锰金属离子混合盐溶液、沉淀剂、络合剂及表
面活性剂进行反应，使混合液中物料的D50达到5.0
‑
15.0μm；
[0014](6)对步骤(5)的物料进行固液分离，得到固体料，将固体料洗涤、干燥后即到。
[0015]优选的，所述碱性底液为氢氧化钠和氨水的混合液，所述碱性底液的pH值为10.0
‑
11.0，氨浓度为2.0
‑
10.0g/L。
[0016]优选的，步骤(1)的混合液中二氧化硅的质量浓度为1
‑
3％，二氧化硅的颗粒粒径为1
‑
100nm。
[0017]优选的，所述镍钴锰金属离子混合盐溶液中镍钴锰金属离子总浓度为1.0
‑
2.5mol/L。
[0018]优选的，所述沉淀剂为浓度为4.0
‑
8.0mol/L的氢氧化钠溶液。
[0019]优选的，所述络合剂为浓度为6.0
‑
12.0mol/L的氨水。
[0020]优选的，所述表面活性剂为烷基苯磺酸盐水溶液、烷基萘磺酸盐水溶液、烷磺酸盐水溶液中的至少一种，所述表面活性剂的浓度为0.1
‑
2mol/L。
[0021]优选的，步骤(1)中二氧化硅乳液经过超声分散20
‑
30min后加入碱性底液。
[0022]优选的，步骤(3)制得的粉碎料的粒径D50为100
‑
500nm。
[0023]优选的，步骤(2)及步骤(5)中镍钴锰金属离子混合盐溶液、沉淀剂、络合剂及表面活性剂的加入方式为并流加入，且加入过程中控制混合液的pH为10.0
‑
11.0，氨浓度为2.0
‑
10.0g/L，控制表面活性剂的流量为混合盐溶液的流量的0.1
‑
1倍。
[0024]优选的，步骤(2)及步骤(5)中反应温度为45
‑
65℃。
[0025]优选的，一种高振实密度三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：
[0026](1)按照元素摩尔比Ni:Co:Mn＝1
‑
a
‑
b:a:b,选用镍、钴、锰可溶性盐为原料，配制镍钴锰金属离子总浓度为1.0
‑
2.5mol/L的混合盐溶液；
[0027](2)配制浓度为4.0
‑
8.0mol/L的氢氧化钠溶液作为沉淀剂；
[0028](3)配制浓度为6.0
‑
12.0mol/L的氨水作为络合剂；
[0029](4)配制浓度为0.1
‑
2mol/L的表面活性剂水溶液，表面活性剂为烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、烷磺酸盐；
[0030](5)向反应釜中加入碱性底液至漫过底层搅拌桨，启动搅拌，碱性底液为氢氧化钠和氨水的混合液，碱性底液的pH值为10.0
‑
11.0，氨浓度为2.0g/L
‑
10.0g/L；
[0031](6)向碱性底液中加入由超声分散20
‑
30min的二氧化硅乳液，使碱性底液中二氧化硅的质量浓度为1
‑
3％，二氧化硅的颗粒粒径为1
‑
100nm；
[0032](7)将步骤(1)配制的混合盐溶液、步骤(2)配制的氢氧化钠溶液、步骤(3)配制的氨水以及步骤(4)配制的表面活性剂水溶液并流加入到反应釜中进行反应，控制釜内反应温度为45
‑
65℃，pH为10.0
‑
11.0，氨浓度为2.0
‑
10.0g/L；控制表面活性剂的流量为混合盐溶液的流量的0.1
‑
1倍；
[0033](8)当检测到反应釜内物料的D50达到1.0
‑
3.0μm时，停止进料；
[0034](9)将釜内物料进行固液分离，得到固体料，将固体料干燥后，采用气流粉碎机进行粉碎,粉碎后出料粒径D50为100
‑
500nm；
[0035](10)将粉碎料加入到反应釜中，并加入底液至漫过底层搅拌桨，启动搅拌，底液为氢氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高振实密度三元前驱体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)搅拌状态下在碱性底液中加入二氧化硅乳液形成混合液；(2)向步骤(1)的混合液中加入镍钴锰金属离子混合盐溶液、沉淀剂、络合剂及表面活性剂进行反应，使混合液中物料的D50达到1.0
‑
3.0μm；(3)对步骤(2)的物料进行固液分离，得到固体料，将固体料干燥后，粉碎得到粉碎料；(4)将步骤(3)制得的粉碎料与碱性底液及表面活性剂混合；(5)向步骤(4)的混合液中加入镍钴锰金属离子混合盐溶液、沉淀剂、络合剂及表面活性剂进行反应，使混合液中物料的D50达到5.0
‑
15.0μm；(6)对步骤(5)的物料进行固液分离，得到固体料，将固体料洗涤、干燥后即到。2.根据权利要求1所述的一种高振实密度三元前驱体的制备方法，其特征在于：所述碱性底液为氢氧化钠和氨水的混合液，所述碱性底液的pH值为10.0
‑
11.0，氨浓度为2.0
‑
10.0g/L。3.根据权利要求1所述的一种高振实密度三元前驱体的制备方法，其特征在于：步骤(1)的混合液中二氧化硅的质量浓度为1
‑
3％，二氧化硅的颗粒粒径为1
‑
100nm。4.根据权利要求1所述的一种高振实密度三元前驱体的制备方法，其特征在于：所述镍钴锰金属离子混合盐溶液中镍钴锰金属离子总浓度为1.0
‑
2.5mol/L。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，谢英豪，李爱霞，张学梅，李长东，
申请(专利权)人：湖南邦普循环科技有限公司湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：