含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，包括：预处理：配置镍锰盐溶液、络合剂溶液及沉淀剂溶液；微米前驱体合成：将镍锰盐溶液、络合剂溶液、沉淀剂混合进行反应，反应过程中pH维持为9～10.5，搅拌速度为400～800r/min，反应12～36h；纳米复合：调节pH和反应搅拌速度继续反应，pH维持为11.5～12.0，反应搅拌速度为900～1000r/min，反应1～3h；陈化：陈化2～4h。本发明专利技术制备得到的镍锰二元前驱体为镍锰氢氧化物，镍锰二元前驱体产品呈含有纳米颗粒的纳/微米复合结构，该复合结构能兼具倍率性能与振实密度，具有更为优秀的电化学性能，尤其是快速充放电性能。放电性能。放电性能。

【技术实现步骤摘要】
含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及镍锰二元前驱体制备
，具体涉及一种含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法。

技术介绍

[0002]三元锂电池是极为重要的汽车动力电池，现有三元锂电池中镍钴的含量偏高，部分高镍的三元材料中镍的含量甚至超过了80％，而中国镍钴严重依赖进口且价格昂贵，因此开发具有优异电化学性能，价格便宜的锰基电池正极材料对发展新能源产业具有重要意义。其中尖晶石结构的镍锰酸锂正极材料具有低成本、高工作电压、倍率性能好的特点而受到广泛关注。镍锰酸锂正极材料的性能除了受材料本身结构影响外，也受合成镍锰酸锂正极材料的前驱体的影响，近年来，如何制备合适的镍锰二元前驱体是研究的难点和重点。
[0003]镍锰二元前驱体的振实密度、尺寸、晶体结构、形貌、杂质含量等各项技术指标很大程度上决定了镍锰无钴电池的性能。其中粒径影响显著，小粒径前驱体合成的材料具有较好的倍率性能，但存在振实密度低、循环性能较差等缺点；而大粒径前驱体有利于改善材料的循环性能和振实密度，但会降低材料的倍率性能。所以如何开发一种兼具有良好的倍率性能和较高的振实密度的正极材料前驱体是研发的难点和重点。
[0004]公开号为CN 113845158 B的中国专利公开了一种多孔球形结构镍锰酸钠正极材料的制备方法，其采用碳酸盐为辅料制备镍锰二元前驱体，并将镍锰二元前驱体与钠盐进行均匀混合，并进行煅烧，即得到所述多孔球形结构镍锰酸钠正极材料，其中镍锰酸钠正极材料的颗粒尺寸为20μm左右。而该方法无法适应于以碱液为原料的情况，当以碱液为原料时，反应和成核速度极慢，不容易成球，同时容易造成母液中镍锰浓度过高，导致原材料浪费。
[0005]因此，本专利技术旨在开发一种含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，以更好的满足实际需要。

技术实现思路

[0006]本专利技术所解决的技术问题在于提供一种含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，以得到兼具良好的倍率性能和较高振实密度的正极材料前驱体。
[0007]本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0008]含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，包括：
[0009]预处理：配置镍锰盐溶液、络合剂溶液及沉淀剂溶液；
[0010]微米前驱体合成：将镍锰盐溶液、络合剂溶液、沉淀剂混合进行反应，反应过程中pH维持为9～10.5，搅拌速度为400～800r/min，反应12～36h；
[0011]纳米复合：调节pH和反应搅拌速度继续反应，pH维持为11.5～12.0，反应搅拌速度为900～1000r/min，反应1～3h；
[0012]陈化：陈化2～4h。
[0013]进一步地，制备过程中，温度保持50～60℃。
[0014]进一步地，制备过程中，反应在惰性气体的保护下进行。
[0015]进一步地，预处理过程中，镍锰盐溶液的总浓度为0.3～2mol/L，镍、锰的物质的量的比范围为1:2～4。
[0016]进一步地，预处理过程中，所述络合剂为浓度为1～25％的氨水。
[0017]进一步地，预处理过程中，所述沉淀剂溶液为质量百分比10～25％的氢氧化钠溶液。
[0018]进一步地，微米前驱体合成过程中，将部分络合剂溶液加入反应釜内作为底液，继续将镍锰盐溶液、络合剂溶液、沉淀剂以流加的方式通入反应釜内，通过调节沉淀剂的流速使反应釜内pH维持9～10.5。
[0019]优选的，络合剂为氨水溶液，沉淀剂为氢氧化钠溶液。
[0020]进一步地，纳米复合过程中，继续将镍锰盐溶液、络合剂溶液、沉淀剂以流加的方式通入反应釜内，通过调节沉淀剂的流速使反应釜内pH维持11.5～12.0。
[0021]进一步地，陈化处理时间为2～4h，陈化过程中，搅拌速度为300～400r/min。
[0022]本专利技术所述的含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体，采用上述方法制备而成。
[0023]有益效果：本专利技术所述的含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，镍锰二元前驱体为镍锰氢氧化物，通过在既定的搅拌速度与反应pH值的条件下制备微米级前驱体，再通过提高搅拌速度与反应pH值，从而增加镍锰氢氧化物的成核速度，阻止了镍锰二元前驱体粒径的继续增长，促进了纳米级镍锰氢氧化物的形成，从而使最终的镍锰二元前驱体产品呈含有纳米颗粒的纳/微米复合结构，该复合结构与单纯的微米结构相比，能兼具倍率性能与振实密度。
[0024]本专利技术所述的含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，制备得到的锰二元前驱体球形度好、结构稳定、可连续化生产，适合工业化加工生产。
附图说明
[0025]图1为实施例1中制备得到的微纳复合结构的Ni
1/4
Mn
3/4
(OH)2镍锰二元正极材料前驱体SEM图。
[0026]图2为实施例2中制备得到的微纳复合结构的Ni
1/4
Mn
3/4
(OH)2镍锰二元正极材料前驱体SEM图。
[0027]图3为对照例1中制备得到的Ni
1/4
Mn
3/4
(OH)2镍锰二元正极材料前驱体SEM图。
[0028]图4为对照例2中制备得到的Ni
1/4
Mn
3/4
(OH)2镍锰二元正极材料前驱体SEM图。
[0029]图5为对照例3中制备得到的Ni
1/4
Mn
3/4
(OH)2镍锰二元正极材料前驱体SEM图。
[0030]图6为对照例4中制备得到的Ni
1/4
Mn
3/4
(OH)2镍锰二元正极材料前驱体SEM图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术。
[0032]实施例1
[0033]本实施例所述的含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，包括：
[0034]预处理：配置镍锰盐溶液：采用硫酸镍、硫酸锰作为反应原料，混合后搅拌1小时，配置成硫酸镍和硫酸锰的混合溶液，其中硫酸镍0.1mol/L，硫酸锰0.3mol/L，镍锰盐溶液经精密过滤和除磁处理，储存备用；
[0035]配置络合剂溶液：采用氨浓度为1％的氨水作为络合剂，经过滤和除磁处理后储存备用；
[0036]配置沉淀剂溶液；采用浓度为10％的氢氧化钠溶液作为沉淀剂，经过滤和除磁处理后储存备用；
[0037]微米前驱体合成：将部分络合剂配置成氨浓度为0.3g/L的氨水溶液，加入反应釜内作为反应底液，以1L/min的速度通入氮气保护。用精密计量泵向反应釜内以20mL/min的速率通入镍锰混合溶液，以1.5mL/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，其特征在于，包括：预处理：配置镍锰盐溶液、络合剂溶液及沉淀剂溶液；微米前驱体合成：将镍锰盐溶液、络合剂溶液、沉淀剂混合进行反应，反应过程中pH维持为9～10.5，搅拌速度为400～800r/min，反应12～36h；纳米复合：调节pH和反应搅拌速度继续反应，pH维持为11.5～12.0，反应搅拌速度为900～1000r/min，反应1～3h；然后陈化处理即可。2.根据权利要求1所述的含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，其特征在于，制备过程中，温度保持50～60℃。3.根据权利要求1所述的含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，其特征在于，制备过程中，反应在惰性气体的保护下进行。4.根据权利要求1所述的含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，其特征在于，预处理过程中，镍锰盐溶液的总浓度为0.3～2mol/L，镍、锰的物质的量的比范围为1:2～4。5.根据权利要求1所述的含有纳米颗粒的纳/微米复合结构镍锰二元前驱体的制备方法，其特征在于，预处理过程中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林海，肖宏，
申请(专利权)人：湖南埃索凯未来能源研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：