专利名称：一种包Al的镍钴二元材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池材料领域，特别涉及一种包Al的镍钴二元材料的制备方法。
背景技术：
镍钴二元材料，是锂离子电池正极材料中应用较为普遍的一种材料，现有技术主要通过干法包覆氧化铝加工工艺，该工艺制备的包Al的镍钴二元材料，不仅工艺较为繁琐，同时产品中Al2O3分布不均匀，产品循环性能较差且不稳定，振实密度较低
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种包Al的镍钴二元材料的制备方法。本发明采用的技术方案如下一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤以纯水为底液，温度升至40 80°C ；控制搅拌转速在80 180r/min，加入氨水调节底液碱度25 45g/L，控制pH在11. 50 12. 50 ；将镍盐和钴盐混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，在40 80°C发生沉淀反应，控制反应体系的料衆固含量、碱度和pH,反应料液由反应爸上部溢流口连续流出进入陈化釜，经洗涤压滤机洗涤和真空干燥机干燥，得到球形镍钴氢氧化物；球形镍钴氢氧化物经配锂煅烧得到镍钴二元材料；采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在40 80°C，控制搅拌转速在80 160r/min，加入氨水调节底液碱度20 40g/L，控制pH在10. 50 11. 50，将硫酸铝溶液、氢氧化钠溶液和氨水连续并流泵入底液中，在40 80°C发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后再次煅烧，即可得到包覆有Al2O3的镍钴二元材料。优选地，所述的镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴。进一步，所述的镍盐和钴盐的混合溶液金属离子浓度为60 120g/L，镍、钴金属离子浓度比为2 8 : I ;所述的氢氧化钠溶液的浓度为15 30%，氨水的浓度为10 25% ;所述的硫酸铝溶液的浓度为60 100g/L。进一步，所述的镍钴氢氧化物反应体系中，碱度控制在25 45g/L，浆料固含量控制在 150 300g/L，控制 pH 在 11. 50 12. 50。进一步，所述的球形镍钴氢氧化物洗涤采用50 80°C的热去离子水洗涤至pH在7. 50 9. 50 ;所述干燥温度为80 120°C。进一步，所述的锂源为电池级碳酸锂，配比为碳酸锂镍钴氢氧化物=I
I.08 I。
进一步，所述的球形镍钴氢氧化物的配锂煅烧温度控制在400 900°C。进一步，所述的包Al后的煅烧温度控制在500 900°C。进一步，制备的包Al的镍钴二元材料的振实密度为2. 8 3. 5g/cm3，粒度为5 20umo本发明工艺流程较简单，反应易于控制，与现有的干法包覆Al相比，可使Al在镍钴二元材料中分布更均匀，产品的一致性更好，振实密度较高，电性能优异且更稳定。
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。 图I是球形镍钴氢氧化物的扫描电镜图。图2是球形镍钴氢氧化物直接配锂煅烧所得样品的扫描电镜图。图3是包Al后的镍钴二元材料的扫描电镜图。
具体实施例方式实施例I以纯水为底液，温度升至40 60°C。控制搅拌转速在140 165r/min，加入氨水调节底液碱度25 30g/L，控制pH在11. 80 12. 30。将硫酸镍和硫酸钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，硫酸镍和硫酸钴混合溶液金属离子浓度为90g/L，镍、钴金属离子浓度比(摩尔比，下同)为2 1，氢氧化钠溶液的浓度为30%，氨水浓度为10%。在40 60°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量在150 200g/L、控制碱度在25 30g/L，控制pH在11. 80 12. 00，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出进入陈化釜，在洗涤压滤机中采用50 60°C的热去离子水洗涤至pH在7. 50 8. 00。然后进行真空干燥机干燥，干燥温度为80 100°C，得到球形镍钴氢氧化物。请参阅图1，球形镍钴氢氧化物的颗粒流动性较好。球形镍钴氢氧化物经配锂煅烧，锂源为电池级碳酸锂，配比为碳酸锂镍钴氢氧化物=1.07 I，温度控制在400 600°C，进而得到镍钴二元材料。请参阅图2，镍钴二元材料的振实密度较高。采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在60 75°C，控制搅拌转速在140 160r/min，加入氨水调节底液碱度26 35g/L，控制pH在10. 50
11.00，将浓度为90g/L硫酸铝溶液与15%氢氧化钠溶液、22%氨水连续并流泵入底液中，在40 50°C发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后，于500 600°C再次煅烧，即可得到包覆有Al2O3的镍钴二元材料。制备的包Al的镍钴二元材料的振实密度为2. 8 3. 5g/cm3，粒度为5 20um。同时，请参阅图3，Al2O3在镍钴二元材料中分布较均匀。实施例2以纯水为底液，温度升至50 70°C。控制搅拌转速在140 180r/min，加入氨水调节底液碱度30 35g/L，控制pH在11. 50 11. 90。将氯化镍和硝酸钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，氯化镍和硝酸钴混合溶液金属离子浓度为60g/L，镍、钴金属离子浓度比为8 1，氢氧化钠溶液的浓度为15%，氨水浓度为25%。在50 70°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量在180 230g/L、控制碱度在30 35g/L，控制pH在11. 50 11. 75，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出进入陈化釜，在洗涤压滤机中采用60 70°C的热去离子水洗涤至pH在9. 00 9. 50。然后进行真空干燥机干燥，干燥温度为90 110°C，得到球形镍钴氢氧化物。球形镍钴氢氧化物经配锂煅烧，锂源为电池级碳酸锂，配比为碳酸锂镍钴氢氧化物=1.05 I，温度控制在500 700°C，进而得到镍钴二元材料。采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在50 60°C，控 制搅拌转速在120 140r/min，加入氨水调节底液碱度35 40g/L，控制pH在11. 00
11.50，将浓度为100g/L硫酸铝溶液与27%氢氧化钠溶液、12%氨水连续并流泵入底液中，在50 80°C发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后，于500 700°C再次煅烧，即可得到包覆有Al2O3的镍钴二元材料。制备的包Al的镍钴二元材料的振实密度为2. 8 3. 5g/cm3,粒度为5 20um。实施例3以纯水为底液，温度升至60 80°C。控制搅拌转速在120 160r/min，加入氨水调节底液碱度35 40g/L，控制pH在
12.10 12. 50。将硝酸镍和硫酸钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，硝酸镍和硫酸钴混合溶液金属离子浓度为80g/L，镍、钴金属离子浓度比为4 1，氢氧化钠溶液的浓度为18%，氨水浓度为15%。在60 80°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量在200 250g/L、控制碱度在35 40g/L，控制pH在11. 75 12. 05，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出进入陈化釜，在洗涤压滤机中采用70 80°C的热去离子水洗涤至pH在8. 50 9. 00。然后进行真空干燥机干燥，干燥温度为100 120°C，得到球形镍钴氢氧化物。球形镍钴氢氧化物经配锂煅烧，锂源为电池级碳酸锂，配比为碳酸锂镍钴氢氧化物=1.03 I，温度控制在600 800°C，进而得到镍钴二元材料。采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在65 80°C，控制搅拌转速在100 120r/min，加入氨水调节底液碱度30 35g/L，控制pH在10. 50
10.90，将浓度为80g/L硫酸铝溶液与30%氢氧化钠溶液、25%氨水连续并流泵入底液中，在60 80°C发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后，于600 800°C再次煅烧，即可得到包覆有Al2O3的镍钴二元材料。制备的包Al的镍钴二元材料的振实密度为2. 8 3. 5g/cm3,粒度为5 20um。实施例4以纯水为底液，温度升至45 65°C。控制搅拌转速在120 140r/min，加入氨水调节底液碱度40 45g/L，控制pH在
11.70 12. 10。
将硝酸镍和硝酸钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，硝酸镍和硝酸钴混合溶液金属离子浓度为100g/L，镍、钴金属离子浓度比为5 1，氢氧化钠溶液的浓度为25 %，氨水浓度为20 %。在45 65°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量在210 270g/L、控制碱度在40 45g/L，控制pH在12. 00 12. 35，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出进入陈化釜，在洗涤压滤机中采用60 65°C的热去离子水洗涤至pH在8. 00 8. 50。然后进行真空干燥机干燥，干燥温度为80 95°C，得到球形镍钴氢氧化物。球形镍钴氢氧化物经配锂煅烧，锂源为电池级碳酸锂，配比为碳酸锂镍钴氢氧化物=1.08 I，温度控制在700 900°C，进而得到镍钴二元材料。采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在55 70°C，控制搅拌转速在80 100r/min，加入氨水调节底液碱度25 30g/L，控制pH在10. 90 11. 20，将浓度为70g/L硫酸铝溶液与18%氢氧化钠溶液、10%氨水连续并流泵入底液中， 在50 70°C发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后，于700 900°C再次煅烧，即可得到包覆有Al2O3的镍钴二元材料。制备的包Al的镍钴二元材料的振实密度为2. 8 3. 5g/cm3,粒度为5 20um。实施例5以纯水为底液，温度升至65 75°C。控制搅拌转速在80 120r/min，加入氨水调节底液碱度30 40g/L，控制pH在
11.50 11. 70。将氯化镍和氯化钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，氯化镍和氯化钴混合溶液金属离子浓度为120g/L，镍、钴金属离子浓度比为6 1，氢氧化钠溶液的浓度为28%，氨水浓度为18%。在65 75°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量在250 300g/L、控制碱度在30 40g/L，控制pH在12. 35 12. 50，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出进入陈化釜，在洗涤压滤机中采用65 75°C的热去离子水洗涤至pH在7. 50 8. 00。然后进行真空干燥机干燥，干燥温度为100 120°C，得到球形镍钴氢氧化物。球形镍钴氢氧化物经配锂煅烧，锂源为电池级碳酸锂，配比为碳酸锂镍钴氢氧化物=I I，温度控制在600 750°C，进而得到镍钴二元材料。采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在45 60°C，控制搅拌转速在80 105r/min，加入氨水调节底液碱度20 25g/L，控制pH在11. 20
11.50，将浓度为60g/L硫酸铝溶液与24%氢氧化钠溶液、15%氨水连续并流泵入底液中，在40 60°C发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后，于600 750°C再次煅烧，即可得到包覆有Al2O3的镍钴二元材料。制备的包Al的镍钴二元材料的振实密度为2. 8 3. 5g/cm3,粒度为5 20um。以上内容仅仅是对本发明构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 以纯水为底液，温度升至40 80°C ； 控制搅拌转速在80 180r/min，加入氨水调节底液碱度25 45g/L，控制pH在11.50 12. 50 ； 将镍盐和钴盐混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，在40 80°C发生沉淀反应，控制反应体系的料衆固含量、碱度和pH,反应料液由反应爸上部溢流口连续流出进入陈化釜，经洗涤压滤机洗涤和真空干燥机干燥，得到球形镍钴氢氧化物； 球形镍钴氢氧化物经配锂煅烧得到镍钴二元材料； 采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在40 80°C，控制搅拌转速在80 160r/min，加入氨水调节底液碱度20 40g/L，控制pH在10. 50 11. 50，将硫酸铝溶液、氢氧化钠溶液和氨水连续并流泵入底液中，在40 80°C发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后再次煅烧，即可得到包覆有Al2O3的镍钴二元材料。
2.根据权利要求I所述的一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，所述的镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴。
3.根据权利要求I所述的一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，所述的 镍盐和钴盐的混合溶液金属离子浓度为60 120g/L，镍、钴金属离子浓度比为2 8 I ；所述的氢氧化钠溶液的浓度为15 30%，氨水的浓度为10 25% ;所述的硫酸铝溶液的浓度为60 100g/L。
4.根据权利要求I所述的一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，所述的镍钴氢氧化物反应体系中，碱度控制在25 45g/L，浆料固含量控制在150 300g/L，控制pH 在 11. 50 12. 50。
5.根据权利要求I所述的一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，所述的球形镍钴氢氧化物洗涤采用50 80°C的热去离子水洗涤至pH在7. 50 9. 50 ;所述干燥温度为80 120°C。
6.根据权利要求I所述的一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，所述的锂源为电池级碳酸锂，配比为碳酸锂镍钴氢氧化物=I 1.08 I。
7.根据权利要求I所述的一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，所述的球形镍钴氢氧化物的配锂煅烧温度控制在400 900°C。
8.根据权利要求I所述的一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，所述的包Al后的煅烧温度控制在500 900°C。
9.根据权利要求I 8任一项所述的一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，制备的包Al的镍钴二元材料的振实密度为2. 8 3. 5g/cm3，粒度为5 20um。
全文摘要
本发明涉及锂离子电池材料领域，特别涉及一种包Al的镍钴二元材料的制备方法。采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在40～80℃，控制搅拌转速在80～160r/min，加入氨水调节底液碱度20～40g/L，控制pH在10.50～11.5，将浓度为60～100g/L硫酸铝溶液与15～30％氢氧化钠溶液、10～25％氨水连续并流泵入底液中，在40～80℃发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后再次煅烧，即可得到包覆有Al2O3的镍钴二元材料。本发明工艺流程较简单，反应易于控制，与现有的干法包覆Al相比，可使Al在镍钴二元材料中分布更均匀，产品的一致性更好，振实密度较高，电性能优异且更稳定。
文档编号H01M4/38GK102810674SQ201210292760
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月14日 优先权日2012年8月14日
发明者孙朝军, 孙卫华, 王昌菊, 李世辉, 王艳红, 王锡芬 申请人:安徽亚兰德新能源材料股份有限公司