镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法
【专利说明】镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法。
【背景技术】
[0003]镍钴锰三元正极材料前驱体现在作为锂电池材料中应用非常广的材料之一，在循环性能、安全稳定性、能量密度方面都有很大优势，随着清洁能源的应用领域越来越大，在电动汽车上由三元材料做成的电池会有很大的使用量，而三元前驱体的质量及物理化学性能很大程度上决定了电池的性能。在用三元前驱体制备三元正极材料时，当三元前驱体的粒度均一、分布集中时，所制得的三元材料循环性能更好，更适合用于动力电池。但在现有的三元前驱体生产中，主要为并流连续生产方法，即镍钴锰的盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水同时并流加入到反应釜中，生成的三元前驱体同时又通过反应釜上部溢流口排出，形成进料、反应、放料同时进行的连续性生产，但此生产方法生产的三元前驱体粒度分布宽、粒度不均匀、球形度差。如要制得粒度均一的三元前驱体，在连续生产三元前驱体的基础上只能通过后期的物理分级得到，将粒度均一的物料分离出后，还会剩余很大一部分粒度过小或过大的物料无法使用，从而造成浪费。
[0004]综上所述，解决上述问题而得到一种良好的镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，已成为本领域亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，该方法得到的镍钴锰三元正极材料前驱体粒度分布集中，形貌好，可广泛应用于高循环性能动力电池等领域。
[0006]本发明采用如下技术方案:
镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤:
步骤(I):配制金属离子浓度为60~120g/L的镍钴锰盐溶液，配制氢氧化钠溶液160~240g/L，氨水质量浓度10~18% ；
步骤(2):向密封的反应釜中加入去离子水，去离子水体积约为反应釜体积的1/3左右，搅拌，通氮气保护，加入氨水，至反应釜内氨水浓度达到0.3-1.0moI/L ；
步骤(3):升温至50~70°C，通过计量泵将镍钴锰盐溶液、氢氧化钠溶液、氨水同时加入反应釜内，通过调节氢氧化钠计量泵的流量调节PH并控制在10~12，通过调节氨水计量泵的流量调节反应釜内氨水浓度并控制在0.3-1.0mol/L ；
步骤(4):加料完毕，停止搅拌，陈化I小时后，在密闭状态下去除上层澄清母液；
步骤(5):再次搅拌，重复步骤(3)、(4)，进行第二次沉淀； 步骤(6):第二次沉淀后，继续重复步骤(3)、(4)，直至粒度达到所需粒度；
其中，步骤(2)中加入的去离子水与步骤(3)中加入的镍钴锰盐溶液的质量比为1-1.5:1。
[0007]上述技术方案中步骤(2)中搅拌的速度为180~250转/分。
[0008]本发明技术方案中沉淀5次后，粒度为D50=9.0-9.5微米。
[0009]本发明技术方案中所述镍钴锰盐为镍盐为硫酸镍、氯化镍、硝酸镍等，钴盐为氯化钴、硫酸钴、硝酸钴等，锰盐为硫酸锰、氯化锰等。
[0010]有益效果
第一，本发明镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，操作简单，易于控制，可制得粒度均一、分布集中的镍钴锰三元正极材料前驱体；第二，本发明所得镍钴锰三元正极材料前驱体具有优异的加工性能和循环性能，在0.2C充放电300次后，仍有90%以上的电量；第三，本发明产品使用范围较广，所生产的三元前驱体材料主要用于生产锂电正极材料，通过此三元前驱体材料制备的正极材料，可广泛应用于高循环性能动力电池等领域。
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例3所得产品的扫描电镜图，由图可见通过此种方法生产出的镍钴锰三元前驱体粒度分布集中，形貌均为类球形，均匀的粒度及较好的形貌非常利于后期材料的加工与电池的性能。
【具体实施方式】
[0012]下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明，本发明中技术方案中一般所需粒度为D50=8.5-10.5微米。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
[0013]实施例1
镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤:
步骤(I):配制金属离子浓度为100g/L的镍钴锰盐溶液，其中镍钴锰盐为硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴的混合物，镍离子、锰离子、钴离子的质量比为47.16:33.9:18.94，配制氢氧化钠溶液200g/L，氨水质量浓度10% ；
步骤(2):向密封的反应釜中加入2m3去离子水，于200转/分下搅拌，通氮气保护，向反应釜内加入氨水30L，使反应釜内氨水浓度达到0.4mol/L ；
步骤(3):升温至50°C，通过计量泵将镍钴锰盐溶液以150L/h的流量、氢氧化钠溶液以90L/h的流量、氨水以20L/h的流量同时加入反应釜内，通过调节氢氧化钠计量泵的流量调节PH并控制在11.0，通过调节氨水计量泵的流量调节反应釜内氨水浓度并控制在
0.4mol/L ；
步骤(4):加料完毕，停止搅拌，陈化I小时后，在密闭状态下将上层澄清母液抽出；步骤(5):再次搅拌，重复步骤(3)、(4)，进行第二次沉淀，第二次沉淀后粒度为D50=5.7 微米；
步骤(6):第二次沉淀后，继续重复步骤(3)、(4)，当重复沉淀5次后，粒度达到D50=9.5微米粒度，分布集中；其中，步骤(2)中加入的去离子水与步骤(3)中加入的镍钴锰盐溶液的质量比为1:1。
[0014]实施例2
镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤:
步骤(I):配制金属离子浓度为80g/L的镍钴锰盐溶液，其中镍钴锰盐为硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴的混合物，镍离子、锰离子、钴离子的质量比为40.8:22.8:16.4，配制氢氧化钠溶液240g/L，氨水质量浓度10% ；
步骤(2):向密封的反应釜中加入2m3去离子水，于230转/分下搅拌，通氮气保护，向反应釜内加入氨水35L，使反应釜内氨水浓度达到0.45mol/L ；
步骤(3):升温至50°C，将镍钴锰盐溶液通过计量泵将镍钴锰盐溶液以150L/h的流量、氢氧化钠溶液以82L/h的流量、氨水以23L/h的流量同时加入反应釜内，通过调节氢氧化钠计量泵的流量调节PH并控制在11.3，通过调节氨水计量泵的流量调节反应釜内氨水浓度并控制在0.45mol/L ；
步骤(4):加料完毕，此为第一次沉淀，此时沉淀的三元前驱体粒度材料粒度为D50=5.0微米，停止搅拌，陈化I小时后，在密闭状态下将上层澄清母液抽出；
步骤(5):再次搅拌，重复步骤(3)、(4)，进行第二次沉淀，第二次沉淀后粒度为D50=6.2 微米；
步骤(6):第二次沉淀后，继续重复步骤(3)、(4)，当重复沉淀5次后，粒度达到D50=9.3微米粒度，分布集中；其中，步骤(2)中加入的去离子水与步骤(3)中加入的镍钴锰盐溶液的质量比为1.5:1。
[0015]实施例3
镍钴