[發明專利]一種新能源電池用鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710147663.X
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106887585A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 向紅先
• 申請（專利權）人: 成都育芽科技有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電池材料制備領域，具體涉及一種新能源電池用鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法。

背景技術

鋰離子電池是新一代的綠色高能電池，具有電壓高、能量密度大、循環性能好、自放電小、無記憶效應、工作溫度范圍寬等眾多優點，廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、數碼相機、攝錄機、電子儀表等，在UPS、電動工具、電動自行車、電動汽車、儲能電池等領域也具有光明的應用前景。近年來，鋰離子電池的產量飛速增長，應用領域不斷擴大，已成為在二十一世紀對國民經濟和人民生活具有重要意義的高新技術產品。

磷酸鐵鋰正極材料，在成本、高溫性能、安全性方面具有突出的優勢，可望成為動力型和儲能型鋰離子電池理想的正極材料。但是磷酸鐵鋰做為正極材料存在最大的問題是能量密度偏低，隨著電動汽車的發展，人們對續航里程的要求越來越高，而磷酸鐵鋰的劣勢就日益明顯了，而鎳鈷錳酸鋰正極材料具有能量密度高的優點，在逐漸用于電動汽車上，并且在電動汽車上所占的比例也越來越大。

目前鎳鈷錳酸鋰的制備方法主要為液相合成氫氧化鎳鈷錳三元前驅體，然后將氫氧化鎳鈷錳三元前驅體混合鋰鹽，然后在氧化氣氛焙燒得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。但是此工藝存在的問題：

1.工藝流程長，操作復雜，此工藝一般包括前驅體的配料、前驅體反應、前驅體洗滌烘干篩分、摻雜鋰鹽后的混料、煅燒、后處理等工序，所需設備多，流程長，操作復雜，生產效率低。

2.成本高，由于需要用到鎳鈷錳鹽、沉淀劑、絡合劑、鋰鹽等，造成原輔料成本高，同時工藝流程長導致產品的回收率降低。

3.產生廢水、廢氣、廢渣等，對環境造成傷害，在前驅體合成過程中，采用液相合成，產生大量含氨氮、鎳離子、鈷離子的廢水需要處理，在對污水處理后得到的含鎳鈷的危險廢棄物也需要處理，同時在反應過程中產生的含氨的廢氣需要處理。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種新能源電池用鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，工藝流程短，操作簡單，不產生含氨氮的廢水，廢水中鎳鈷錳的含量大大降低，鎳鈷錳的利用率高，成本低，得到的鎳鈷錳酸鋰正極材料純度高，pH低，不易吸潮，粒度分布均勻。

本發明所采用的技術方案為：

一種新能源電池用鎳鈷錳酸鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將鈷鹽晶體配制成濃度為0.5-2mol/l的鈷溶液，將氫氧化鋰配制成濃度為4-8mol/l的氫氧化鋰溶液，將高錳酸鹽配制成濃度為0.5-2mol/l的高錳酸鹽溶液，將鎳鹽晶體和錳鹽晶體混合配制成濃度均為0.5-2mol/l的鎳錳溶液；

（2）將鈷溶液、氫氧化鋰溶液、高錳酸鹽溶液混合加入，在溫度為20-100℃下攪拌反應0.5-5小時制成漿料，至溶液中的二價鈷含量低于0.5g/l停止反應，加入的鈷、鋰與高錳酸鹽的摩爾比為1:3-6:0.5-1.5；

（3）將鎳錳溶液與氫氧化鋰溶液混合，在溫度為20-100℃下攪拌反應0.2-2小時制成漿料，加入的鎳、錳與鋰的摩爾比為1:0.125-1:4-12；

（4）將步驟（2）和步驟（3）的漿料混合，攪拌乳化0.5-3小時，然后將乳化料放入高壓釜內，然后在150-300℃反應5-15小時，漿料中鎳、鈷、錳、鋰與高錳酸鹽的摩爾比為1:0.125-1:0.125-1：4-12:0.06-1.5；

（5）高壓反應完畢后過濾、洗滌、烘干后，將物料放入燒結爐內進行高溫燒結，在800-1200℃燒結8-16小時，然后經過破碎、混料、篩分、除鐵得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。

進一步的，所述的步驟1中鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷中的至少一種，高錳酸鹽為高錳酸鉀、高猛酸鈉、高錳酸中的至少一種，鎳鹽為硫酸鎳、硝酸鎳、醋酸鎳、氯化鎳中的至少一種，錳鹽為硫酸錳、硝酸錳、醋酸錳、氯化錳中的至少一種。

進一步的，所述的步驟2和步驟3中攪拌轉速均為50-500r/min。

進一步的，所述的步驟4中攪拌乳化溫度為10-80℃，乳化的攪拌轉速為500-1200r/min，在高壓釜內的反應壓力為0.1-0.5mpa,攪拌轉速為50-500r/min。

進一步的，所述的步驟5中洗滌過程中洗滌水pH在7-9時洗滌結束，烘干至水分含量低于1wt%,燒結過程中通入氧氣或者壓縮空氣使得燒結爐內的氣氛為氧化氣氛，氧化氣氛中氧氣的濃度≥10%vol，篩分為過200-400目篩。