一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体及其制备方法与流程

文档序号:25543056发布日期:2021-06-18 20:39阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:

步骤1、将含有有机物的有机溶液与镍盐溶液以一定的进料速度且在一定的搅拌速度下加入至反应器中进行反应,获得含镍晶核;

步骤2、将镍钴锰混合盐溶液、偏铝酸钠溶液、氨水络合剂以及液碱分别以一定的进料速度加入至所述步骤1中获得的含镍晶核中,并通过调节氨水络合剂和液碱的流量来控制体系的ph值为10.5~12.0且在一定的搅拌速率下进行共沉淀反应,待反应产物的平均粒径达到4-11.5μm时,停止反应,获得核壳结构铝掺杂镍钴锰前驱体溶液;

步骤3、向所述步骤2中获得的含有铝掺杂镍钴锰前驱体核壳结构的溶液中加入液碱进行陈化反应,获得内核为高镍、外壳为铝掺杂的低镍高锰核壳结构前驱体。

2.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,所述含有有机物的有机溶液中的有机物的浓度为1~3mol/l;所述含有有机物的有机溶液中的有机物为二甲基乙二肟、1,3-二((1h-咪唑基)-甲基)苯、1,4-双(咪唑-1-基)丁烷中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,所述镍盐溶液中镍的浓度为0.8~1.2mol/l。

4.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,所述含有有机物的有机溶液与镍盐溶液的进料速度为80~120ml/h;所述搅拌速率为300~500r/min。

5.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤1中,所述反应温度为30~50℃,反应时间为3~6h。

6.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,所述镍钴锰混合盐溶液中金属离子的浓度为2~4mol/l,所述镍钴锰的混合盐溶液中镍钴锰的摩尔比为x1:y1:1-x1-y1,其中,30≤x1≤60、10≤y1≤30,所述铝的质量百分含量为0.5%。

7.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,所述偏铝酸钠溶液的浓度为0.1mol/l;所述氨水络合剂的浓度为7~13g/l;所述液碱的浓度为2~4mol/l。

8.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,所述镍钴锰的混合盐溶液、偏铝酸钠溶液的进料速度分别为0.8~2.0l/h和0.27l/h,所述氨水络合剂、液碱的进料速度为50~150ml/h。

9.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,所述搅拌速度为300~500r/min。

10.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,所述共沉淀反应的温度为50~60℃,共沉淀反应的时间为48~96h。

11.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,所述陈化反应的温度为50~70℃,陈化反应的时间为2~15h。

12.一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料的制备方法,其特征在于,该方法为:将权利要求1-10任意一项获得的铝掺杂镍钴锰核壳结构正极材料前驱体与锂源均匀混合,并在400~800℃下进行煅烧,获得铝掺杂镍钴锰核壳结构正极材料。

13.根据权利要求1所述的一种核壳结构铝掺杂镍钴锰锂离子正极材料的制备方法,其特征在于,所述该方法具体为:将所述铝掺杂镍钴锰核壳结构正极材料前驱体与化学计量比的lioh·h2o在研钵中均匀混合,并在400-500℃下预烧4-10h,再在700-800℃下煅烧8-15h,获得核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料。

14.一种核壳结构的铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体,其特征在于,该正极材料前驱体为平均粒径为4-11.5μm的核壳结构颗粒,且其结构式为cs-nixcoymn1-x-y(oh)2,其中,0.6≤x≤0.9、0.05≤y≤0.3,所述cs为二甲基乙二肟等有机物。


技术总结
本发明公开了一种核壳结构铝掺杂镍钴锰正极材料前驱体的制备方法,该方法包括如下步骤:1)将含有有机物的有机溶液与镍盐溶液加入至反应器中进行反应,获得含镍晶核;2)将镍钴锰混合盐溶液、偏铝酸钠溶液、氨水络合剂以及液碱分别加入至含镍晶核中,并通过控制体系的pH值为10.5~12.0进行反应,待反应产物的平均粒径达到4~11.5μm时,停止反应,获得核壳结构的铝掺杂镍钴锰前驱体的溶液;3)向上镍钴锰前驱体的溶液加入液碱进行陈化反应,获得目标物。本发明在反应前期制备晶种时无需通过加入氨水和液碱来控制反应的pH,且最终合成的前驱体形貌为内部致密的核壳结构,可以在低温下与Li煅烧行成正极材料,降低成本。

技术研发人员:许开华;蒋振康;张坤;薛晓斐;李聪;孙海波;陈康;黎俊;范亮姣
受保护的技术使用者:格林美股份有限公司;荆门市格林美新材料有限公司
技术研发日:2019.12.18
技术公布日:2021.06.18
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