一种锂离子电池正极材料前驱体及其制备方法_3

文档序号:9789477阅读:来源:国知局
前驱体为规则球形,球形度较好,尺寸均一,D50 = 18μ??,松装密度为1.6g/cm3,振实密度为2.2g/cm3。
[0071]实施例2
[0072]一种核壳结构的锂离子电池正极材料前驱体的制备方法,包括以下步骤:
[0073](I)内核的制备:配制硫酸镍、硫酸钴摩尔浓度比为8: 2的镍钴混合盐溶液,其中镍、钴离子的总浓度为I.0mol/L;配制18wt %的氨水,8mol/L的氢氧化钠溶液,以氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂。用计量栗将镍钴混合盐溶液以150L/h的速度加入反应釜,氨水以12L/h的速度加入反应釜进行共沉淀反应。反应温度为65°C,pH值控制在11.2,反应1011,得到内核,即[Ni(OH)2]0.8.[Co(OH)2J0.2;
[0074](2)核壳结构的形成:配制铝离子浓度分别为0.015mol/L、0.075mol/L、0.150mol/L的铝盐络合溶液A1J2J3,各组铝盐络合液均是由EDTA 二钠盐和硫酸铝混合配置而成,铝盐络合溶液A1 W30L/h、A2、A3以OL/h的流速加入到铝盐络合液高位槽中混合均匀,继续向步骤(I)的上述反应釜中以120L/h的速度加入上述镍钴混合液,以30L/h的流速将高位槽中混合均匀后的铝盐络合溶液同时加入到反应釜中,并以15L/h的流速加入18wt%的氨水以及上述氢氧化钠溶液,控制反应温度为65°C,pH为11.0 ;
[0075]反应1.5h后,调节A1以流速25L/h、A2以3L/h、A3以2L/h的速度加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以30L/h的速度加入到反应釜中,镍钴混合液的流速仍为120L/h,控制反应温度为67.5°C,pH为10.98;
[0076]反应1.5h后,调节A1WsolzIkA2以5L/h、A3以5L/h的流速加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以30L/h的速度加入到反应釜中,控制反应温度为70.5°C,pH为10.96 ;
[0077]反应1.5h后,调节A1WislzIkA2以8L/h、A3以7L/h的流速加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以30L/h的速度加入到反应釜中,控制反应温度为72.5°C,pH为10.80 ;
[0078]反应1.5h后,调节六似^^作士以^^作上以^^/^的流速加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以30L/h的速度加入到反应釜中,控制反应温度为77.5°C,pH为10.65;
[0079]反应1.5h后,调节A1WSLzIkA2以12L/h、A3以13L/h的流速加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以30L/h的速度加入到反应釜中,控制反应温度为80.0°C,pH为10.60 ;
[0080](3)待反应结束,将产物在陈化槽中陈化,调节pH为11.8,陈化1h,离心洗涤,再闪蒸烘干,得到固体产物,即核壳结构的锂离子电池正极材料前驱体。
[0081]本实施例2制得的所述正极材料前驱体包括核和外壳,所述核为组分不变的[Ni(OH)2]0.8.[Co(OH)2]Q.2,所述外壳为组成逐渐变化的[Ni(0H)2]a.[Co(OH)2Jb.[Al(OH)3]。,其中,0.65<&<0.8,0.05<13<0.2,0<(^0.15,&+匕+。= 1,且&/^ = 4,具体地,所述外壳组成由[Ni (OH)2]0.788.[Cci(OH)2]0.197.[ Al ( OH ) 3 ] 0.015 逐渐变化为[Ni ( OH ) 2 ] 0.729.[Co(OH)2]0.182.[Al (OH)3]0.089,所述内核为球形,内核的直径为8.7μπι,夕卜壳为球形,夕卜壳的厚度为4.4μηι,自内核与外壳的界面向外壳表面,镍和钴的含量均逐渐降低,招的含量逐渐升尚O
[0082]经SEM表征(图2),本实施例2制得的所述正极材料前驱体为规则球形,球形度较好,尺寸均一,D5Q = 12μ??,松装密度为1.4g/cm3,振实密度为2.0g/cm3。
[0083]实施例3
[0084]一种核壳结构的锂离子电池正极材料前驱体的制备方法,包括以下步骤:
[0085](I)内核的制备:配制硫酸镍、硫酸钴摩尔浓度比为8.5:1.5的镍钴混合盐溶液,其中镍、钴离子的总浓度为1.5mo 1/L;配制19wt %的氨水,8mo 1/L的氢氧化钠溶液,以氨水为络合剂,NaOH为沉淀剂,用计量栗将镍钴混合盐溶液以180L/h的速度加入反应釜,将氨水以18L/h的速度加入反应釜,进行共沉淀反应,反应温度为60°C,pH值控制在10.85,反应9h,得到内核,即[Ni(OH)2]0.85.[Co(OH)2]0.15;
[0086](2)核壳结构的形成:配制铝离子浓度分别为0.015mol/L、0.075mol/L、0.150mol/L、0.225mol/L的铝盐络合溶液六! ,A2、A3 ,A4,各组铝盐络合液均是由EDTA二钠盐和硫酸铝混合配置而成,将铝盐络合溶液六1以601711^2)3^4以01711的流速加入到铝盐络合液高位槽中混合均匀。继续向步骤(I)的上述反应釜中以120L/h的速度加入上述镍钴混合液,以60L/h的流速将高位槽中混合均匀后的铝盐络合溶液同时加入到反应釜中,并以18L/h的流速加入氨水以及上述氢氧化钠溶液,控制反应温度为65°C,pH为10.80 ;
[0087]反应2.011后,调节六1以流速501711^2以81711^3以21711^4以01711的速度加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以60L/h的速度加入到反应釜中,镍钴混合液的流速仍为120L/h,控制反应温度为67.5°C,pH为10.75;
[0088]反应2.0h后,调节A1 W40L/h、A2以12L/h、A3以5L/h、A4以3L/h的流速加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以60L/h的速度加入到反应釜中,控制反应温度为70.5°C,pH为10.68;
[0089]反应2.0h后,调节A1以32L/h、A2以15L/h、A3以8L/h、A4以5L/h的流速加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以60L/h的速度加入到反应釜中,控制反应温度为71.5°C,pH为10.61;
[0090]反应1.011后,调节41以251711^2以181711^3以101711^4以71711的流速加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以60L/h的速度加入到反应釜中,控制反应温度为73.5°C,pH为10.58;
[0091]反应1.011后,调节六1以201711^2以201711^3以101711^4以101711的流速加入到铝盐络合液高位槽中,待混合均匀后,将混合均匀后的铝盐络合液再以30L/h的速度加入到反应釜中,控制反应温度为80.5°C,pH为10.55;
[0092](3)待反应结束,将产物在陈化槽中陈化,调节pH为12.0,陈化4h,离心洗涤,再闪蒸烘干,得到固体产物,即核壳结构的锂离子电池正极材料前驱体。
[0093]本实施例3制得的所述正极材料前驱体包括核和外壳,所述核为组分不变的[Ni(OH)2J0.85.[Co(OH)2R15,所述外壳为组成逐渐变化的[Ni(0H)2]a.[Co(OH)2Jb.[Al(0!1)3]。,其中,0.7<3<0.85,0<13<0.15,0<(^0.15,&+匕+。= 1,且&/13 = 85/15,具体地,所述外壳组成由[Ni(OH)2] 0.842.[Co(OH)2J0.148.[ AI ( OH ) 3 ] 0.(U。逐渐变化为[Ni (OH) 2]0.800.[Cci(OH)2]0.141.[A1(OH)3]0.059,所述内核为球形,内核的直径为7.9μπι,夕卜壳为球形,外壳的厚度为4.8μπι,自内核与外壳的界面向外壳表面,镍和钴的含量均逐渐降低,铝的含量逐渐升高。
[0094]经SEM表征(图3),本实施例3制得的所述正极材料前驱体为规则球形,球形度较好,尺寸均一,D50 = 18μ??,松装密度为1.3g/cm3,振实密度为1.9g/cm3。
[0095]实施例4
[0096]一种核壳结构的锂离子电池正极材料前驱体的制备方法,包括以下步骤:
[0097](I)内核的制备:配制硫酸镍、硫酸钴摩尔浓度比为7:3的镍钴混合盐溶液,其
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