一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法。本发明专利技术一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法，包括如下步骤：(1)镍、锰盐溶液，络合剂、还原剂与沉淀剂在水溶剂中进行共沉淀反应；所述络合剂为聚天冬氨酸；(2)将反应后的浆料过滤，洗涤，干燥后得初步镍锰前驱体；(3)将(2)中前驱体高温预烧制得高振实镍锰前驱体。烧制得高振实镍锰前驱体。烧制得高振实镍锰前驱体。

【技术实现步骤摘要】
一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法。

技术介绍

[0002]随着社会对清洁能源需求的持续提高，高能量密度和良好循环性能的锂离子电池成为研究热点。尖晶石型镍锰酸锂因其成本低，环境友好、4.7V高电压在大功率领域中得到广泛应用。正极材料的充放电性能、能量密度和稳定性受到前驱体品质的影响。共沉淀法由于合成温度较低，可以通过简单的工艺和设备得到产物颗粒尺寸小(微米级)、比表面积较大的粉末，在电池正极材料前驱体制备中备受关注。现有技术和文献大量介绍添加一定量氨水和EDTA作为络合剂制备前驱体，但近年来国家和有关部门重点关注氨氮排放指标，氨氮主要来源于氨水以及诸如氯化铵等无机物，水体中的氨可转化为亚硝酸盐和硝酸盐，进入人体会增加患癌症的风险；其次，藻类的大量繁殖，消耗水中大量的溶解氧，使水体中溶解氧含量急剧下降，造成水体富营养化，使水体中大量生物死亡，最终生态系统崩溃。所以，总氮的控制志在必行，国家的态度也相当坚决。
[0003]CN109399730A公布了一种利用有机膦酸盐络合剂制备镍钴锰三元前躯体的方法。在镍钴锰三元前驱体合成过程中加入有机膦酸盐作为络合剂，这种络合剂能有效络合镍、钴、锰和掺杂的金属离子，同时也具有良好的分散作用，使掺杂金属离子的前驱体实现了原子水平上的均匀络合，但有机膦酸盐在自然水体中易发生缓慢的降解而连续释放生物可利用的正磷酸盐，直接排放含有有机膦酸盐的反渗透废水会加速水体富营养化，而且在受纳水体中，有机膦酸盐会与金属离子螯合，增加金属的生物利用度和毒性，在含有有机膦酸盐废水排放之前迫切需要去除有机膦酸盐，然而经济高效的有机膦酸盐去除技术还较为欠缺。

技术实现思路

[0004]本专利技术志在克服现有技术的不足，本着对环境友好的态度，提供了一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法，具体方案如下：
[0005]一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法，包括如下步骤：
[0006](1)镍、锰盐溶液，络合剂、还原剂与沉淀剂在水溶剂中进行共沉淀反应；所述络合剂为聚天冬氨酸；
[0007](2)将反应后的浆料过滤，洗涤，干燥后得初步镍锰前驱体；
[0008](3)将(2)中前驱体高温预烧制得高振实镍锰前驱体；
[0009]一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法，具体步骤如下：
[0010]1)配制镍锰盐混合溶液A；
[0011]2)配制含有络合剂和乳化剂的混合液B；所述络合剂为聚天冬氨酸；
[0012]3)配制还原剂溶液C；
[0013]4)配制沉淀剂溶液D；
[0014]5)将镍锰盐溶液A加入含有还原剂溶液C的反应釜底液中，再将含有络合剂和乳化剂的混合液B加入其中，搅拌的同时，用蠕动泵将沉淀剂溶液D缓慢匀速加入反应釜中，控制PH、搅拌速率、反应温度和时间，把得到的镍锰二元前驱体浆料静置，陈化一定的时间；
[0015]6)将浆料过滤、洗涤、干燥，得聚天冬氨酸作为络合剂制备的镍锰二元前驱体；
[0016]7)将6)步前驱体高温预烧，制得高振实镍锰前驱体。
[0017]所述镍锰盐溶液A中镍盐或锰盐为硫酸盐，醋酸盐，硝酸盐或盐酸盐的一种或几种，且混合盐溶液浓度1
‑
2mol/L。
[0018]所述含有络合剂和乳化剂的混合液B中络合剂与乳化剂质量比＝1∶1，络合剂聚天冬氨酸溶液的浓度为5g/L；所述乳化剂为聚醇或聚乙烯醇中的一种或两种。
[0019]所述还原剂溶液C中还原剂包括硼氢化钠，亚硫酸钠的一种或两种，所述还原剂溶液C浓度0.5
‑
1mol/L。
[0020]所述沉淀剂溶液D包括氢氧化钠或碳酸钠的一种或两种，沉淀剂浓度为3
‑
6mol/L。
[0021]步骤(5)反应过程中，控制反应PH为8.5
‑
11，搅拌桨搅拌速率为500
‑
1000r/min，反应釜温度控制在40
‑
70℃。
[0022]根据沉淀剂使用的不同，合成镍锰二元前驱体化学式可以为NixMny(OH)2或NixMny(OH)(CO3)0.5或NixMnyCO3，x+y＝1，0.2≤x≤0.25，0.75≤y≤0.8，粒度为2
‑
6μm。
[0023]所述步骤(7)前驱体预烧温度为900
‑
920℃，保温时间4
‑
6h，升温速率2
‑
5℃/min。
[0024]与现有技术相比
[0025]1：聚天冬氨酸对离子有极强的螯合能力，在高硬度、高碱度、高浓缩倍数系统中表现好；容易降解，对土壤环境不会造成污染。与聚醇类乳化剂配合使用，可以使沉淀反应更加的温和，减少颗粒的团聚和杂质包夹，制备前驱体颗粒小而均匀。
[0026]2：加入还原剂，防止锰离子的氧化，反应易控制，替代惰性气体作为保护气的大量消耗，降低生产成本。
附图说明
[0027]图1为实施例1制备得到的镍锰二元前驱体粒度分布图；
[0028]图2为实施例1制备得到的镍锰二元前驱体SEM图；
[0029]图3为实施例1制备得到的镍锰酸锂正极材料的SEM图；
[0030]图4为实施例1制备得到的镍锰酸锂正极材料的XRD图。
具体实施方式
[0031]下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
[0032]实施例1：
[0033]1.将硫酸镍，硫酸锰按照金属元素摩尔比1∶3.5的比例配制成1mo1/L浓度的镍锰盐混合溶液A；配置5g/L含聚天冬氨酸和聚乙二醇2000(两者质量比为1∶1)混合液B；0.5mol/L的硼氢化钠作为还原剂溶液C，6mol/L的氢氧化钠为沉淀剂溶液D，
[0034]2.将镍锰盐混合溶液A和还原剂溶液C加入底液中，引入混合液B至底液，使混合液
B在底液中浓度为1％，温度60℃，转速600r/min，采用蠕动泵，将沉淀剂溶液D匀速引入反应釜中，其中底液PH值控制10
‑
11；
[0035]3.沉淀反应完成后，停止搅拌和加热，陈化2h，进行过滤、洗涤，旋风120℃干燥得到粗制镍锰二元前驱体(Ni
0.22
Mn
0.78
(OH)2)，先2℃/min升温至300
°
，3℃/min升温至600
°
，最后5℃/min升温至900
°
保温预烧6h，降至常温、气流粉碎整形、除磁包装完成。
[0036]4.按照n(Li)∶{n(Mn)+n(Ni)}＝1.03∶2的物质的量比称取碳酸锂和制备的镍锰前驱体，混合均匀后850℃保温10h本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)镍、锰盐溶液，络合剂、还原剂与沉淀剂在水溶剂中进行共沉淀反应；所述络合剂为聚天冬氨酸；(2)将反应后的浆料过滤，洗涤，干燥后得初步镍锰前驱体；(3)将(2)中前驱体高温预烧制得高振实镍锰前驱体。2.如权利要求1所述的一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法，其特征在于，具体步骤如下：1)配制镍锰盐混合溶液A；2)配制含有络合剂和乳化剂的混合液B；所述络合剂为聚天冬氨酸；3)配制还原剂溶液C；4)配制沉淀剂溶液D；5)将镍锰盐溶液A加入含有还原剂溶液C的反应釜底液中，再将含有络合剂和乳化剂的混合液B加入其中，搅拌的同时，用蠕动泵将沉淀剂溶液D缓慢匀速加入反应釜中，控制PH、搅拌速率、反应温度和时间，把得到的镍锰二元前驱体浆料静置，陈化一定的时间；6)将浆料过滤、洗涤、干燥，得聚天冬氨酸作为络合剂制备的镍锰二元前驱体；7)将6)步前驱体高温预烧，制得高振实镍锰前驱体。3.如权利要求2所述的一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法，其特征在于：所述镍锰盐溶液A中镍盐或锰盐为硫酸盐，醋酸盐，硝酸盐或盐酸盐的一种或几种，且混合盐溶液浓度1
‑
2mol/L。4.如权利要求2所述的一种利用聚天冬氨酸作为络合剂制备镍锰二元前驱体的方法，其特征在于：所述含有络合剂和乳化剂的混合液B中络合剂与乳化剂质量比＝1∶1，络合剂聚天冬氨酸溶液的浓度为5g/L；所述乳化剂为聚醇或聚乙烯醇中的一种或两...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉婷，许泽辉，郝晶淼，曹栋强，龚丽锋，罗松国，
申请(专利权)人：安徽格派新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：