一种高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法技术

一种高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法包括以下步骤：配置浓度为1mol/L

【技术实现步骤摘要】
一种高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法


[0001]本专利技术涉及电池正极材料
，尤其涉及一种高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法。

技术介绍

[0002]目前镍钴锰三元正极材料的合成方法是：先采用共沉淀法合成镍钴锰三元前驱体，然后和锂盐混合均匀并通过高温固相法合成正极材料。此外还有采用高温固相法、低热固相、溶胶
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凝胶法、微波法和水热法等直接合成三元正极材料。
[0003]当下各大厂商合成镍钴锰三元前驱体主要是共沉淀法。但在合成过程中面临的主要问题是镍钴锰三种元素的沉淀系数(Ksp)不同。要想制备高性能的前驱体，就必须用络合剂
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氨水，以达到镍钴锰三种元素共沉淀效果，进而得到性能优异的前驱体产品。但络合剂并不是最终产品的组成部分，只是一辅助物质，在后续处理中需要大量成本，同时还污染环境。
[0004]沉淀法合成中一般需要添加络合剂氨水来控制结晶度，球形度以及形貌。当然也有采用其它络合剂合成前驱体的实施方式。例如，专利号为201810336898.8，名称为种锂电池三元正极材料络合前驱体及其制备方法，采用了糖、乳酸菌、辅酶作为络合剂，但该方法制备的前驱体粒度过大，90％平均粒度为20
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50um。且发酵过程需在密闭环境下恒温发酵12h，条件苛刻，且效率低，工艺繁琐，不适合大规模工业化生产。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的共沉淀法合成前驱体需要使用络合剂的问题，本专利技术提供一种不需要添加络合剂合成高性能前驱体的高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法。
[0006]一种高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法包括以下步骤：
[0007]步骤一：配置原料：
[0008]配置浓度为1mol/L
‑
3mol/L可溶性的镍钴锰混合盐溶液；其中，镍钴锰摩尔比为Ni：Co：Mn＝x：y：z；x≥0.5，y≥0，z≥0.1，x+y+z＝1；
[0009]配置浓度为1.5
‑
2mol/L的氢氧化钠溶液作为沉淀剂；
[0010]步骤二：配置底水：
[0011]在反应釜中加入去离子水，开启搅拌，转速为100～500r/min，按照5
‑
20L/min的速率向反应釜中通入氮气，将反应釜中的温度控制在20
‑
30℃；向反应釜中加入氢氧化钠溶液，形成底水，底水pH＝8.0
‑
9.5；
[0012]步骤三：第一阶段反应：
[0013]向反应釜内加入配置好的镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠溶液；其中，
[0014]镍钴锰混合盐溶液的流速为10ml/min
‑
100ml/min，
[0015]氢氧化钠溶液的流速为10ml/min
‑
100ml/min，
[0016]第一阶段反应的pH＝8.0
‑
9.5，反应时间为2
‑
10h；
[0017]步骤四：第二阶段反应：
[0018]向反应釜中加入配置好的镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠溶液；其中，
[0019]镍钴锰混合盐溶液的流速为10ml/min
‑
100ml/min，
[0020]氢氧化钠溶液的流速为10ml/min
‑
100ml/min，
[0021]第二阶段反应的pH＝7.5
‑
8.0；直至沉淀粒度达到3
‑
10um，形成高性能镍钴锰三元前驱体。
[0022]有益效果：本专利技术的高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法通过低温、低pH控制一次颗粒结晶的速率，能够取代络合剂控制结晶，制备出的前驱体疏松，一次颗粒细腻，具备高表面积的特点。在前驱体烧结过程中，便于锂离子的侵入，制成电池后，便于容量的发挥。
附图说明
[0023]图1为实施例一和实施例二的前驱体电镜图。
[0024]图2为实施例一和实施例二的正极材料电镜图。
[0025]图中：左图为实施例一电镜图，右图为实施例二电镜图。
具体实施方式
[0026]下面将结合实施例对本专利技术的方案予以详细介绍。
[0027]高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法包括以下步骤：
[0028]步骤一：配置原料：
[0029]配置浓度为1mol/L
‑
3mol/L可溶性的镍钴锰混合盐溶液；其中，镍钴锰摩尔比为Ni：Co：Mn＝x：y：z；x≥0.5，y≥0，z≥0.1，x+y+z＝1；
[0030]配置浓度为1.5
‑
2mol/L的氢氧化钠溶液作为沉淀剂；
[0031]步骤二：配置底水：
[0032]在反应釜中加入去离子水，开启搅拌，转速为100～500r/min，按照5
‑
20L/min的速率向反应釜中通入氮气，将反应釜中的温度控制在20
‑
30℃；向反应釜中加入氢氧化钠溶液，形成底水，底水pH＝8.0
‑
9.5；
[0033]步骤三：第一阶段反应：
[0034]向反应釜内加入配置好的镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠溶液；其中，
[0035]镍钴锰混合盐溶液的流速为10ml/min
‑
100ml/min，
[0036]氢氧化钠溶液的流速为10ml/min
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100ml/min，
[0037]第一阶段反应的pH＝8.0
‑
9.5，反应时间为2
‑
10h；
[0038]步骤四：第二阶段反应：
[0039]向反应釜中加入配置好的镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠溶液；其中，
[0040]镍钴锰混合盐溶液的流速为10ml/min
‑
100ml/min，
[0041]氢氧化钠溶液的流速为10ml/min
‑
100ml/min，
[0042]第二阶段反应的pH＝7.5
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8.0；直至沉淀粒度达到3
‑
10um，形成高性能镍钴锰三元前驱体。
[0043]在反应结束后，前驱体沉淀在经过排液、洗涤、降硫钠、离心、烘干、混料、除磁后就可用于制备正极材料。
[0044]需要注意的是“浓度为1mol/L
‑
3mol/L可溶性的镍钴锰混合盐溶液”是指混合盐溶液的浓度为1mol/L
‑
3mol/L，而不是其中单一的盐溶液浓度。
[0045]在一较佳实施方式中，所述可溶性镍钴锰混合盐溶液为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的混合溶液；
[0046]在另一较佳实施方式中，所述可溶性镍钴锰混合盐溶液为硝酸镍、硝酸钴、硝酸锰的混合溶液；
[0047]在又一较佳实施方式中，所述可溶性镍钴锰混合盐溶液为氯化镍、氯化钴、氯化锰的混合溶液。
[0048]需要说明的是，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能镍钴锰三元前驱体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：配置原料：配置浓度为1mol/L
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3mol/L可溶性的镍钴锰混合盐溶液；其中，镍钴锰摩尔比为Ni：Co：Mn=x：y：z；x≥0.5，y≥0，z≥0.1，x+y+z=1；配置浓度为1.5
‑
2mol/L的氢氧化钠溶液作为沉淀剂；步骤二：配置底水：在反应釜中加入去离子水，开启搅拌，转速为100~500r/min，按照5
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20L/min的速率向反应釜中通入氮气，将反应釜中的温度控制在20
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30℃；向反应釜中加入氢氧化钠溶液，形成底水，底水pH=8.0
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9.5；步骤三：第一阶段反应：向反应釜内加入配置好的镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠溶液；其中，镍钴锰混合盐溶液的流速为10ml/min
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100ml/min，氢氧化钠溶液的流速为10ml/min
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100ml/min，第一阶段反应的pH=8.0
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，杨永生，刘飞，郭淑珍，王耀玺，
申请(专利权)人：宁夏中色金辉新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：