一种球形小颗粒低钴型三元前驱体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种小颗粒低钴型三元前驱体及其制备方法和应用，本发明专利技术对低钴小颗粒三元前驱体不同反应阶段进行多方面工艺条件的调整，包括不同反应阶段的流量和搅拌转速及合适的氨浓度等方面，并在反应初期提高产品球形度和颗粒的一致性，控制在温度为40

【技术实现步骤摘要】
一种球形小颗粒低钴型三元前驱体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及三元前驱体的制备
，具体涉及一种球形小颗粒低钴型三元前驱体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]低钴型镍钴锰三元前驱体是制备锂离子电池重要的原材料，钴元素的减少降低了生产成本。小颗粒前驱体产品的球形度和粒度分布对烧结的正极材料性能有很大影响，然而在实际的生产过程中，小颗粒产品易出现粒径分布宽的问题，同时也会伴随着球形度较差和团聚严重等现象。而且调整和优化生产工艺的控制难度大，调整不及时非常容易出现偏差，且体系pH的频繁波动会影响小颗粒产品的粒度分布，同时也会对产品的其他物化指标有较大影响，达不到好的控制效果。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本申请提供了一种球形小颗粒低钴型三元前驱体及其制备方法和应用，具体包括以下内容：
[0004]一种球形小颗粒低钴型三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：
[0005](1)向反应釜中加入底液，并通入保护气；
[0006](2)将三元液、液碱、氨水并联加入反应釜中，在温度为40
‑
60℃(例如42℃、45℃、48℃、50℃、55℃、58℃等)、搅拌转速为250
‑
350r/min(例如260r/min、280r/min、300r/min、320r/min、340r/min等)的条件下进行共沉淀反应，控制反应体系在反应时间≤24h时，pH稳定在11.0
‑
11.6(例如11.2、11.3、11.4、11.5等)、氨浓度维持在5
‑
8(例如5.2、5.5、5.8、6、6.5、7、7.5等)；当产物D50达到3
‑
4μm后，停止加料并中止反应，得到半成品浆料；
[0007](3)对半成品浆料进行陈化处理和后处理，得到球形小颗粒低钴型三元前驱体；所述小颗粒低钴型三元前驱体的径距(D90
‑
D10)/D50＝0.50
‑
0.65。
[0008]优选的，步骤(1)所述底液中氨水的质量浓度为13
‑
19％、液碱的质量浓度为27
‑
35％，所述底液的加入量为3
‑
6m3。
[0009]优选的，步骤(1)所述保护气为N2。
[0010]优选的，步骤(2)所述三元液为Ni、Co、Mn三种元素的硫酸盐溶液。
[0011]优选的，步骤(2)所述液碱的质量浓度为27
‑
35％。
[0012]优选的，步骤(2)所述氨水的浓度为13
‑
19％。
[0013]优选的，步骤(2)所述三元液中Ni、Co、Mn三种元素的总浓度为105
‑
112g/L，三种元素的摩尔比为Ni:Co:Mn＝(70
‑
80):(1
‑
5):(18
‑
25)(例如72：3：25、75：4：21、78：2：20等)。
[0014]优选的，步骤(2)所述共沉淀反应的反应时间≤24h时，三元液、液碱、氨水的加入流量之比为(110
‑
160):(35
‑
45):(8
‑
17)(例如120：35：9、130：38：11、150：43：16等)；当反应时间＞24h后，调节三元液、液碱、氨水的加入流量之比为(180
‑
250):(67
‑
83):(17
‑
26)(例如200：69：18、210：75：23、230：81：25等)。
[0015]一种采用本专利技术所述的方法制备得到的球形小颗粒低钴型三元前驱体。
[0016]一种本专利技术所述的球形小颗粒低钴型三元前驱体在锂离子电池中的应用。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018](1)本专利技术公开的球形小颗粒低钴型三元前驱体的制备方法，对低钴小颗粒三元前驱体不同反应阶段进行多方面工艺条件的调整，控制在温度为40
‑
60℃、搅拌转速为250
‑
350r/min的条件下进行共沉淀反应，并且控制反应体系在反应时间≤24h时，pH稳定在11.0
‑
11.6、氨浓度维持在5
‑
8，得到的小颗粒产品具有较好的球形度，并减小了颗粒的粒度分布，产物的粒径为3
‑
4微米，产物颗粒径距达到(D90
‑
D10)/D50＝0.50
‑
0.65，且其他物化指标也满足要求，解决了低钴三元前驱体小颗粒一致性易较差的问题。
[0019](2)本专利技术公开的球形小颗粒低钴型三元前驱体的制备方法，进一步限定了液碱的质量浓度为27
‑
35％、氨水的浓度为13
‑
19％、三元液中Ni、Co、Mn三种元素的总浓度为105
‑
112g/L，三种元素的摩尔比为Ni:Co:Mn＝(70
‑
80):(1
‑
5):(18
‑
25)。并且还限定共沉淀反应的反应时间≤24h时，三元液、液碱、氨水的加入流量之比为(110
‑
160):(35
‑
45):(8
‑
17)；当反应时间＞24h后，调节三元液、液碱、氨水的加入流量之比为(180
‑
250):(67
‑
83):(17
‑
26)。通过对上述反应条件和参数的限定，进一步提高了产品的球形度，减小了粒径分布。
附图说明
[0020]图1为本专利技术公开的方法制备的球形小颗粒低钴型三元前驱体的SEM图；
[0021]图2为本专利技术公开的方法制备的球形小颗粒低钴型三元前驱体的SEM放大图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图1
‑
2和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的
技术实现思路
起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的专利技术的解决方案所必需的。
[0023]实施例1
[0024]一种球形小颗粒低钴型三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：
[0025](1)向反应釜中加入3m3底液，并通入保护气N2；
[0026](2)将Ni、Co、Mn三种元素的硫酸盐三元液、质量浓度为27％的液碱、浓度为13％的氨水通过独立的进液管道同时并联加进反应釜中，在温度为40℃、搅拌转速为250r/min的条件下进行共沉淀反应，控制反应体系在反应时间为24h时，pH稳定在11.0、氨浓度维持在5；当产物D50达到3μm后，停止加料并中止反应，得到半成品浆料；所述三元液中Ni、Co、Mn三种元素的总浓度为105g/L，三种元素的摩尔比为Ni:Co:Mn＝70:5:25本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球形小颗粒低钴型三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)向反应釜中加入底液，并通入保护气；(2)将三元液、液碱、氨水并联加入反应釜中，在温度为40
‑
60℃、搅拌转速为250
‑
350r/min的条件下进行共沉淀反应，控制反应体系在反应时间≤24h时，pH稳定在11.0
‑
11.6、氨浓度维持在5
‑
8；当产物D50达到3
‑
4μm后，停止加料并中止反应，得到半成品浆料；(3)对半成品浆料进行陈化处理和后处理，得到球形小颗粒低钴型三元前驱体；所述小颗粒低钴型三元前驱体的径距(D90
‑
D10)/D50＝0.50
‑
0.65。2.根据权利要求1所述的一种球形小颗粒低钴型三元前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述底液中氨水的质量浓度为13
‑
19％、液碱的质量浓度为27
‑
35％，所述底液的加入量为3
‑
6m3。3.根据权利要求1所述的一种球形小颗粒低钴型三元前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述保护气为N2。4.根据权利要求1所述的一种球形小颗粒低钴型三元前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述三元液为Ni、Co、Mn三种元素的硫酸盐溶液。5.根据权利要求1所述的一种球形小颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，夏种类，刘坤，邹书文，周运功，龚书汉，袁怀奎，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：