专利名称：一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及锂离子电池材料领域，特别涉及一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺。
背景技术：
镍钴锰三元材料，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Al加工工艺，该工艺制备的包Al的镍钴锰三元材料，不仅工艺较为繁琐，同时产品中Al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球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺。本发明采用的技术方案如下一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤①、球形镍钴锰氢氧化物制备以纯水为底液，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和PH值；将镍钴锰混合盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，在40 80°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量，并保持上述碱度和PH值，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出并进入陈化釜，然后经洗涤压滤机洗涤和真空干燥机干燥，得到球形镍钴锰氢氧化物；②、球形镍钴锰三元材料制备球形镍钴锰氢氧化物经配锂煅烧，得到球形镍钴锰三元材料；③、球形镍钴锰三元材料表面包Al处理将铝源溶于有机溶剂中，然后喷入在搅拌机中的球形镍钴锰三元材料上，将球形镍钴锰三元材料在搅拌状态下充分润湿搅拌均匀，然后在真空干燥机中进行干燥；④、包覆Al的球形镍钴猛三元材料的制备将包Al处理后的球形镍钴锰三元材料再次进行煅烧，即得包覆Al的球形镍钴锰三元材料。优选地，所述步骤①中镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴；锰盐为硫酸锰、氯化锰或硝酸锰。进一步，所述步骤①中镍钴锰混合盐溶液总金属离子浓度为60 120g/l，氢氧化钠溶液的浓度为15 30%，氨水浓度为10 25%。进一步，所述步骤①中浆料固含量控制在150 300g/l，反应体系的碱度控制在25 45g/l，pH 控制在 10. 5 12. 5。进一步，所述步骤①中洗涤采用50 80°C的热去离子水洗涤至pH为7. 5 9. 5，干燥温度为80 120°C。优选地，所述步骤②中锂源为电池级碳酸锂，电池级碳酸锂和球形镍钴锰氢氧化物的配比为I 1.08 I。进一步，所述步骤③中铝源为异丙醇铝，有机溶剂为丙酮或乙醇。进一步，所述步骤③中干燥温度为90 110°C。进一步，所述步骤②中煅烧温度为450 900°C，步骤④中煅烧温度为500 1000。。。较为完善的是，制备的包覆Al的球形镍钴锰三元材料的振实密度为2. 6 3. 2g/cm3,粒度为5 25um。 本发明球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，工艺流程相对较简单，包覆的效果更好，振实密度较高，材料的性能优异，稳定性和一致性较好。
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是本发明实施例I制备的球形镍钴锰氢氧化物的扫描电镜图。图2是本发明实施例I制备的球形镍钴锰三元材料的扫描电镜图。图3是本发明实施例I制备的包覆Al的球形镍钴锰三元材料的扫描电镜图。
具体实施例方式实施例I①、球形镍钴锰氢氧化物制备以纯水为底液，温度升至75 80°C，控制搅拌转速在160 180r/min，加入氨水调节底液碱度为25g/l，底液pH值为10. 5。将镍钴锰混合盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，镍盐为硫酸镍，钴盐为硫酸钴，锰盐为硫酸锰。镍钴锰混合盐溶液总金属离子浓度为60g/l，氢氧化钠溶液的浓度为30% (质量百分含量，下同)，氨水浓度为18% (体积百分含量，下同)。在75 80°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量为260 300g/l，并保持上述碱度和pH值，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出并进入陈化釜，然后经洗涤压滤机洗涤和真空干燥机干燥，洗涤采用50°C的热去离子水洗涤至pH为8. 9 9. 5，干燥温度为80°C，进而得到球形镍钴锰氢氧化物。请参阅图1，样品的球形度较好，粒径分布较集中。②、球形镍钴锰三元材料制备球形镍钴锰氢氧化物经配锂煅烧，锂源为电池级碳酸锂，电池级碳酸锂和球形镍钴锰氢氧化物的配比为I : I，煅烧温度为900°c，从而得到球形镍钴锰三元材料。请参阅图2，锂在材料中分布的较均匀，材料的振实密度较高。③、球形镍钴锰三元材料表面包Al处理将异丙醇铝溶于丙酮中，然后喷入在搅拌机中的球形镍钴锰三元材料上，将球形镍钴锰三元材料在搅拌状态下充分润湿搅拌均匀，然后在真空干燥机中进行干燥，干燥温度为90°C，对丙酮进行回收，异丙醇铝则均匀的包覆在球形镍钴锰三元材料表面。④、包覆Al的球形镍钴猛三元材料的制备
将包Al处理后的球形镍钴锰三元材料再次进行煅烧，煅烧温度为1000°C，即得包覆Al的球形镍钴锰三元材料。请参阅图3，A1均匀的包覆在三元材料晶核的表面。产品振实密度为2. 6g/cm3，粒度为8 15um。实施例2①、球形镍钴锰氢氧化物制备以纯水为底液，温度升至55 60°C，控制搅拌转速在110 130r/min，加入氨水调节底液碱度为35g/l，底液pH值为11.5。将镍钴锰混合盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，镍盐为氯化镍，钴盐为硫酸钴，锰盐为硝酸锰。镍钴锰混合盐溶液总金属离子浓度为120g/l，氢氧化钠溶液的浓度为25%，氨水浓度为10%。 在55 60°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量为190 220g/l，并保持上述碱度和pH值，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出并进入陈化釜，然后经洗涤压滤机洗涤和真空干燥机干燥，洗涤采用70°C的热去离子水洗涤至pH为7. 5 8. 0，干燥温度为120°C，进而得到球形镍钴锰氢氧化物。②、球形镍钴锰三元材料制备球形镍钴锰氢氧化物经配锂煅烧，锂源为电池级碳酸锂，电池级碳酸锂和球形镍钴锰氢氧化物的配比为1.05 I，煅烧温度为750°C，从而得到球形镍钴锰三元材料。③、球形镍钴锰三元材料表面包Al处理将异丙醇铝溶于乙醇中，然后喷入在搅拌机中的球形镍钴锰三元材料上，将球形镍钴锰三元材料在搅拌状态下充分润湿搅拌均匀，然后在真空干燥机中进行干燥，干燥温度为110°c，对乙醇进行回收，异丙醇铝则均匀的包覆在球形镍钴锰三元材料表面。④、包覆Al的球形镍钴猛三元材料的制备将包Al处理后的球形镍钴锰三元材料再次进行煅烧，煅烧温度为800°C，即得包覆Al的球形镍钴锰三元材料。产品振实密度为3. 2g/cm3，粒度为15 25um。实施例3①、球形镍钴锰氢氧化物制备以纯水为底液，温度升至40 45°C，控制搅拌转速在80 95r/min，加入氨水调节底液碱度为45g/l，底液pH值为12.5。将镍钴锰混合盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，镍盐为氯化镍，钴盐为氯化钴，锰盐为氯化锰。镍钴锰混合盐溶液总金属离子浓度为90g/l，氢氧化钠溶液的浓度为15%，氨水浓度为25%。在40 45°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量为150 180g/l，并保持上述碱度和pH值，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出并进入陈化釜，然后经洗涤压滤机洗涤和真空干燥机干燥，洗涤采用80°C的热去离子水洗涤至pH为8. 5 9. 0，干燥温度为100°C，进而得到球形镍钴锰氢氧化物。②、球形镍钴锰三元材料制备球形镍钴锰氢氧化物经配锂煅烧，锂源为电池级碳酸锂，电池级碳酸锂和球形镍钴锰氢氧化物的配比为1.08 I，煅烧温度为450°C，从而得到球形镍钴锰三元材料。③、球形镍钴锰三元材料表面包Al处理
将异丙醇铝溶于丙酮中，然后喷入在搅拌机中的球形镍钴锰三元材料上，将球形镍钴锰三元材料在搅拌状态下充分润湿搅拌均匀，然后在真空干燥机中进行干燥，干燥温度为100°c，对丙酮进行回收，异丙醇铝则均匀的包覆在球形镍钴锰三元材料表面。④、包覆Al的球形镍钴猛三元材料的制备将包Al处理后的球形镍钴锰三元材料再次进行煅烧，煅烧温度为500°C，即得包覆Al的球形镍钴锰三元材料。产品振实密度为3g/cm3，粒度为5 15um。以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，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，只要不偏离发明的结构或者不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
1.一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤 ①、球形镍钴锰氢氧化物制备 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和PH值； 将镍钴锰混合盐溶液与氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，在40 80°C发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量，并保持上述碱度和PH值，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出并进入陈化釜，然后经洗涤压滤机洗涤和真空干燥机干燥，得到球形镍钴锰氢氧化物； ②、球形镍钴猛三元材料制备 球形镍钴锰氢氧化物经配锂煅烧，得到球形镍钴锰三元材料； ③、球形镍钴锰三元材料表面包Al处理 将铝源溶于有机溶剂中，然后喷入在搅拌机中的球形镍钴锰三元材料上，将球形镍钴锰三元材料在搅拌状态下充分润湿搅拌均匀，然后在真空干燥机中进行干燥； ④、包覆Al的球形镍钴猛三元材料的制备 将包Al处理后的球形镍钴锰三元材料再次进行煅烧，即得包覆Al的球形镍钴锰三元材料。
2.根据权利要求I所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，所述步骤①中镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴；锰盐为硫酸锰、氯化锰或硝酸锰。
3.根据权利要求I所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，所述步骤①中镍钴锰混合盐溶液总金属离子浓度为60 120g/l，氢氧化钠溶液的浓度为15 30%,氨水浓度为10 25%。
4.根据权利要求I所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，所述步骤①中浆料固含量控制在150 300g/l，反应体系的碱度控制在25 45g/l，pH控制在10. 5 12. 5。
5.根据权利要求I所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，所述步骤①中洗涤采用50 80°C的热去离子水洗涤至pH为7. 5 9. 5，干燥温度为80 120°C。
6.根据权利要求I所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，所述步骤②中锂源为电池级碳酸锂，电池级碳酸锂和球形镍钴锰氢氧化物的配比为I I. 08 I。
7.根据权利要求I所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，所述步骤③中铝源为异丙醇铝，有机溶剂为丙酮或乙醇。
8.根据权利要求I所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，所述步骤③中干燥温度为90 110°C。
9.根据权利要求I所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，所述步骤②中煅烧温度为450 900°C，步骤④中煅烧温度为500 1000°C。
10.根据权利要求I 9任一项所述的一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，其特征在于，制备的包覆Al的球形镍钴锰三元材料的振实密度为2. 6 3. 2g/cm3，粒度为5~25um。
全文摘要
本发明涉及锂离子电池材料领域，特别涉及一种球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺。将铝源溶于有机溶剂中，然后喷入在搅拌机中的球形镍钴锰三元材料上，将球形镍钴锰三元材料在搅拌状态下充分润湿搅拌均匀，然后在真空干燥机中进行干燥。将包Al处理后的球形镍钴锰三元材料再次进行煅烧，即得包覆Al的球形镍钴锰三元材料。本发明球形镍钴锰三元材料外包覆Al的生产工艺，工艺流程相对较简单，包覆的效果更好，振实密度较高，材料的性能优异，稳定性和一致性较好。
文档编号H01M4/50GK102881884SQ20121034497
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月15日 优先权日2012年9月15日
发明者孙朝军, 王大伟, 鲁海春, 陈亮, 王艳红, 孙卫华, 李世辉 申请人:安徽亚兰德新能源材料股份有限公司