[發(fā)明專利]一種粒徑分布窄的球形氫氧化鎳鈷錳前驅(qū)體的制備方法

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• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN109896553A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹秉偉;王艷平;王明彩;梁國文;李國華;汪文;陳值
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科隆新能源股份有限公司
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;H01M4/52;H01M4/50
• 代理公司: 北京神州華茂知識產(chǎn)權(quán)有限公司 11358
• 代理人: 吳照幸

本發(fā)明涉及一種粒徑分布窄的球形氫氧化鎳鈷錳前驅(qū)體的制備方法，包括以下步驟：(1)準(zhǔn)備三個相同配置的反應(yīng)釜；(2)配制溶液I：堿性溶液II，絡(luò)合劑溶液III；(3)將溶液I、堿性溶液II、絡(luò)合劑溶液III通過計量泵按照計算的流量打入反應(yīng)釜，使反應(yīng)釜A里的液面保持著恒定；(4)將反應(yīng)釜A里的料液平均且均勻放到反應(yīng)釜B和反應(yīng)釜C；反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C同時進(jìn)行反應(yīng)，直至粒徑長到目標(biāo)值；(5)將反應(yīng)釜A料液放至反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C繼續(xù)反應(yīng)，周而復(fù)始，保證中間無間斷式生產(chǎn)；(6)將反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C粒徑長到的料液進(jìn)行固液分離，淋洗，烘干，篩分，得到氫氧化鎳鈷錳前驅(qū)體。本發(fā)明可實現(xiàn)不間斷式生產(chǎn)，提高產(chǎn)能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料制造領(lǐng)域，特別是一種窄粒徑球形氫氧化鎳鈷錳前驅(qū)體的制備方法。

背景技術(shù)

隨著民眾環(huán)保意識的增強和能源危機的日漸嚴(yán)重，人們對新型能源的開發(fā)的渴望也愈漸加強，同時隨著科技的進(jìn)步，市場上的電子設(shè)備有增無減，種類也愈漸多樣化，傳統(tǒng)的電池已經(jīng)很難滿足人們現(xiàn)在的需求，越來越多的人把目光投向鋰電池這一產(chǎn)業(yè)。鋰電池的核心在于正極材料，而正極材料的關(guān)鍵技術(shù)在其前驅(qū)體的制備。雖然目前市場上的正極材料的前驅(qū)體種類繁多，但鎳鈷錳三元前驅(qū)體依然占據(jù)著主流地位，其物化性能還有待進(jìn)一步開發(fā)和挖掘。現(xiàn)在鎳鈷錳前驅(qū)體的主要生產(chǎn)方式是單釜連續(xù)式生產(chǎn)，可實現(xiàn)不間斷的進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)量也較高，產(chǎn)品振實密度高、倍率性能好，但也存在著前期過渡料多、損耗大、產(chǎn)品粒徑分布寬、存在微粉，嚴(yán)重影響循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性，且自放電率高等系列問題。為解決粒徑一致性的問題，現(xiàn)在有一種單釜間歇式生產(chǎn)的方法，可以實現(xiàn)成品粒徑大小均勻，一致性好，粒徑分布窄的問題，但是該方法在生產(chǎn)期間需要停止生產(chǎn)讓料液靜止，然后抽取清液，然后繼續(xù)反應(yīng)，需要一直重復(fù)著停線-開線-停線的模式，直到粒徑成長合格，該方法生產(chǎn)周期長，單線產(chǎn)能低，不利于批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述兩種方法存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種鎳鈷錳前驅(qū)體可連續(xù)生產(chǎn)的間歇式制備方法，可實現(xiàn)不間斷式生產(chǎn)，提高產(chǎn)能，同時也利用間歇式的方法，保證成品粒徑分布均勻、顆粒大小一致、形貌好，制備出來的三元正極材料壓實密度高、循環(huán)性能好、熱穩(wěn)定性優(yōu)，自放電率低等特點。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明有以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種粒徑分布窄的球形氫氧化鎳鈷錳前驅(qū)體的制備方法，包括以下步驟：

(1)在反應(yīng)釜底部聯(lián)通上具有沉降作用的沉降罐，準(zhǔn)備三個相同配置的的反應(yīng)釜，分別編號為反應(yīng)釜A、反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C；

(2)將鎳鹽、鈷鹽和錳鹽按照10-80:10-20:10-20比例溶入去離子水中，配制成濃度為0.5-2.3mol/L的溶液I：調(diào)配2-8mol/L的堿性溶液II，配制1.0-8.0mol/L的絡(luò)合劑溶液III；

(3)在反應(yīng)釜A里配制pH為11.5-13.0，氨含量為0-8g/L的母液，通入保護(hù)性氣體，在轉(zhuǎn)速500-800r/min，溫度40-60℃的條件下，將溶液I、堿性溶液II、絡(luò)合劑溶液III通過計量泵按照計算的流量打入反應(yīng)釜，使反應(yīng)得到的前驅(qū)體符合通式NixCoyMn(1-x-y)(OH) 2，當(dāng)反應(yīng)釜A內(nèi)液面快滿時，通過沉降釜用蠕動泵、抽濾泵或精密過濾器其中的一種將澄清的母液抽離反應(yīng)釜A，使反應(yīng)釜A里的液面保持著恒定；

(4)當(dāng)反應(yīng)釜A里顆粒長到固定大小時，將反應(yīng)釜A里的料液平均且均勻放到反應(yīng)釜B和反應(yīng)釜C；按照反應(yīng)釜A相同的工藝和方法，反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C同時進(jìn)行反應(yīng)，直至粒徑長到目標(biāo)值；

(5)將反應(yīng)釜A母液放到反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C后，反應(yīng)釜A按照之前相同工藝和方法重新開始反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C結(jié)束后再將反應(yīng)釜A料液放至反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C繼續(xù)反應(yīng)，周而復(fù)始，保證中間無間斷式生產(chǎn)；

(6)將反應(yīng)釜B、反應(yīng)釜C粒徑長到的料液進(jìn)行固液分離，用去離子水進(jìn)行淋洗，洗至pH小于9.5，在70-120℃溫度下烘干，篩分，得到氫氧化鎳鈷錳前驅(qū)體。