[發明專利]鋰鎳錳氧正極材料及其前驅體及制備方法

有效

• 申請號: 201310752649.4
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103682323B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 曾昭華;劉務華;姚金華;彭天劍;諶紅玉;高強
• 申請（專利權）人: 湖南匯通科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/1391
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 謝德珍

1.一種鋰鎳錳氧正極材料前驅體鎳錳碳酸鹽的制備方法，包括以下步驟：

（1）準備原料：使用純水配制鎳錳混合溶液，控制鎳錳混合溶液中鎳、錳元素的摩爾比為0.2～1，且鎳、錳元素的總質量濃度為20g/L～200g/L；配制濃度為0.5mol/L～2mol/L的碳酸鹽溶液；

（2）攪拌反應：以反應釜中的純水為底液，控制底液溫度為40℃～60℃，在攪拌底液的條件下緩慢泵入上述配制的碳酸鹽溶液，控制泵入流量使混合后底液的pH值達到8.0～9.5并穩定；再將上述配制的鎳錳混合溶液與碳酸鹽溶液并流泵入反應釜中，控制碳酸鹽溶液流量使pH值繼續保持穩定；在攪拌條件下，反應釜中生成的反應物漿料自反應釜上部溢流口連續流出，經輸送管路進入陳化洗滌釜；再經純水洗滌后低溫真空干燥，得到球形鎳錳碳酸鹽顆粒。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鎳錳混合溶液中添加有絡合劑，所述絡合劑為氨水、銨鹽、乙二胺四乙酸鹽、檸檬酸中的一種或幾種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述碳酸鹽溶液為碳酸鈉溶液或碳酸氫銨溶液。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述鎳錳混合溶液中還添加有Al、Cr、Co、Ti、Ca、Mg以及稀土金屬元素中至少一種金屬元素的易溶性鹽，其添加量為鎳錳混合溶液中鎳錳元素總質量的0.01%～5%。

5.根據權利要求1～4中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述攪拌反應過程中，通過調整反應釜中反應體系的攪拌速度、pH值、鎳錳混合溶液濃度或者泵入流量，進而控制反應物漿料中晶核數量，從而獲得不同粒徑尺寸的球形鎳錳碳酸鹽顆粒。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述攪拌反應過程中，攪拌轉速持續控制在150r/min～300r/min；所述鎳錳混合溶液的流量大小控制在以保證鎳錳元素在反應釜中的停留時間為2h～10h為目標；鎳錳混合溶液的添加流量為反應釜容積為V×（1.5～3.5），其中V的量綱為m³，添加流量的量綱為L/min。

7.一種鋰鎳錳氧正極材料前驅體鎳錳氧化物的制備方法，包括以下步驟：

將權利要求1～6中任一項所述制備方法制得的球形鎳錳碳酸鹽顆粒置于真空爐中，于800℃～1100℃條件下真空煅燒4h～16h，使碳酸根充分分解，得到球形鎳錳氧化物顆粒。

8.一種如權利要求7所述制備方法制得的鋰鎳錳氧正極材料前驅體鎳錳氧化物，其特征在于：所述鎳錳氧化物的粒度為5μm～15μm，所述鎳錳氧化物的振實密度為2.0g/cm³～2.8g/cm³。

9.一種鋰鎳錳氧正極材料的制備方法，包括以下步驟：

將權利要求7所述制備方法制得的粒度為5μm～15μm、振實密度為2.0g/cm³～2.8g/cm³的球形鎳錳氧化物顆粒與鋰源進行混料，所述鋰源取電池級氫氧化鋰、硝酸鋰、碳酸鋰中的至少一種，再將混和料置入煅燒爐，在通氧條件下以400℃～960℃煅燒10h～24h，煅燒結束后得到鋰鎳錳氧正極材料。

10.一種如權利要求9所述制備方法制得的鋰鎳錳氧正極材料，其特征在于：所述鋰鎳錳氧正極材料的粒度為5μm～15μm，所述鋰鎳錳氧正極材料的振實密度為2.2g/cm³～3.0g/cm³。