[發明專利]一種三元正極材料用前驅體及其制備方法

有效

• 申請號: 201710603691.8
• 申請日: 2017-07-23
• 公開（公告）號: CN107285394B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 徐世國;許國干;張玉軍
• 申請（專利權）人: 格林美（無錫）能源材料有限公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;C01G53/04;C01G51/04;C01G45/02;C01G53/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明提供一種三元正極材料用前驅體的制備方法，包括如下制備步驟：步驟（1）、共沉淀：用純水配置可溶性鎳鹽、錳鹽、鈷鹽的混合金屬離子溶液，并與堿金屬氫氧化物溶液及銨鹽溶液混合；待沉淀完畢，固液分離，再吹氣，得到第一鎳錳鈷氫氧化物物料；步驟（2）、一次干燥：將步驟（1）中得到的第一鎳錳鈷氫氧化物物料進行真空干燥，得到經一次干燥的三元正極材料用前驅體。一種根據所述的制備方法制備的三元正極材料用前驅體，該前驅體的各項物化指標分別為，粒度分布徑距≤1.2、D50為9～12μm、振實密度≥2.40g/cm³。本發明的制備方法操作簡單，制備出的三元正極材料用前驅體粒度分布均勻、振實高，同時利于雜質的去除，實用性強。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料領域，尤其涉及一種三元正極材料用前驅體及其制備方法。

背景技術

由于鋰離子電池具有高電壓、高容量、低消耗、無記憶效應、體積小、內阻小、自放電少和循環次數多等卓越的性能，已經廣泛的應用于眾多領域。特別是三元材料具有比容量高、循環壽命長、安全性能好且價格低廉等優點，但首效低、充放電平臺低也是三元材料的主要短板。目前大部分廠家都只在燒結工序來進行改進，通過包覆、摻雜來改善材料的性能，在前驅體改進方面的投入較少，然而前驅體品質在三元材料的合成過程中起著至關重要的作用，前驅體的雜質含量直接影響后續燒結過程中材料的活性，在充放電過程中還會加速電解液的分解，形成原電池；粒度分布不均勻會導致大小粒徑混料不均勻，在后續充放電過程中會存在過充和過放現象，嚴重影響材料的電化學性能與結構穩定性；對于振實密度小，則會影響材料體積容量的發揮，很大程度上增加成本。目前前驅體的主要缺點為：

1、洗滌過程不能徹底將夾雜的Na⁺ 和SO₄^2- 等雜質離子洗滌除去，鈉含量含有200ppm 左右，S含量在600-1500ppm。

2、連續合成的前驅體粒度分布不均勻，徑距較大，一般1.2-1.8，影響后期混料過程中與鋰的混合均勻度。

3、一般工藝合成的氫氧化物前驅體不僅振實密度小，而且對燒結產品的pH，對鋰離子電池的各項性能影響很大。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供了粒度分布均勻、振實高的三元正極材料用前驅體及其制備方法，同時利于雜質的去除。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種三元正極材料用前驅體的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：

步驟（1）、共沉淀：用純水配置可溶性鎳鹽、錳鹽、鈷鹽的混合金屬離子溶液，并與堿金屬氫氧化物溶液及銨鹽溶液混合；待沉淀完畢，固液分離，再吹氣，得到第一鎳錳鈷氫氧化物物料；

步驟（2）、一次干燥：將步驟（1）中得到的第一鎳錳鈷氫氧化物物料進行真空干燥，得到經一次干燥的三元正極材料用前驅體。

進一步，步驟（1）中，所述可溶性鎳鹽、錳鹽、鈷鹽、銨鹽中至少有一種為硫酸鹽。

進一步，步驟（2）中，干燥溫度為100-150℃，干燥時間為4-20h。

進一步，完成步驟（2）后，還包括如下步驟：

步驟（3）、堿洗：將步驟（2）中得到的前驅體投入堿金屬氫氧化物溶液中堿洗攪拌，堿洗完成后進行壓濾，再吹氣，得到第二鎳錳鈷氫氧化物物料；

步驟（4）、酸洗：將步驟（3）中得到的第二鎳錳鈷氫氧化物物料投入到酸溶液中進行酸洗，得到第三鎳錳鈷氫氧化物物料；

步驟（5）、水洗：對步驟（4）中得到的第三鎳錳鈷氫氧化物物料用純水進行水洗，得到第四鎳錳鈷氫氧化物物料；