[發明專利]一種球形度高且表面致密低雜質的鎳鈷錳三元材料前驅體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810473691.5
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108615868B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 郭書成;張素芳
• 申請（專利權）人: 安徽同心新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 韋超峰;胡鋒鋒

1.一種球形度高且表面致密低雜質的高鎳系鎳鈷錳三元材料前驅體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)稱取可溶性鎳源、鈷源和錳源化合物，并將鎳源、鈷源和錳源化合物溶解在去離子水中配制成一定濃度的溶液；

2)在反應體系溫度控制在62～78℃下，將配制好的溶液與絡合劑混合均勻后與沉淀劑、銨鹽溶液并流進入反應釜中進行反應；所用銨鹽溶液中含有正己烷、甲苯、乙苯和正戊烷中的一種或多種，且銨鹽溶液中有機物的總含量為所加入銨鹽溶液總質量的0.01～1％；

3)將反應所得鎳鈷錳三元材料前驅體料漿經水洗、再漿、再水洗，最后經噴霧干燥，即得到球形度高且表面密實、極低雜質含量的鎳鈷錳三元材料前驅體產品，其中再漿過程中加入一定量的堿溶液；所得前驅體產品為規則的表面致密的球形結構，且前驅體中S的含量為0.010～0.020wt％、Na的含量不大于100ppm。

2.根據權利要求1所述的一種球形度高且表面致密低雜質的高鎳系鎳鈷錳三元材料前驅體的制備方法，其特征在于：所述前驅體顆粒的粒度D50為10～15μm，振實密度不小于2.2g/cm³。

3.根據權利要求1所述的一種球形度高且表面致密低雜質的高鎳系鎳鈷錳三元材料前驅體的制備方法，其特征在于：所述步驟3)的再漿過程中所加堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋅中的一種或多種，堿溶液的摩爾濃度為4～5.8mol/L，且加入的堿性化合物的量為樣品質量的1％～5％。

4.根據權利要求3所述的一種球形度高且表面致密低雜質的高鎳系鎳鈷錳三元材料前驅體的制備方法，其特征在于：所述再漿溶液的固含量為20％～30％，再漿時間為1h～2h。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的一種球形度高且表面致密低雜質的高鎳系鎳鈷錳三元材料前驅體的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中將反應釜中的pH值控制在9～12，待反應體系pH值穩定后，繼續反應6～12h；所述的絡合劑為濃氨水，絡合劑的用量按溶液中鎳、鈷、錳金屬離子摩爾之和與NH₄⁺的摩爾數之比為1.0～2.0進行添加；所述的沉淀劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋅中的一種或多種，沉淀劑的濃度為3～6mol/L；所述的銨鹽為硝酸銨、硫酸銨、氯化銨和磷酸銨中的一種或多種，且銨鹽溶液的NH₄⁺濃度為2～5mol/L。

6.根據權利要求1-4中任一項所述的一種球形度高且表面致密低雜質的高鎳系鎳鈷錳三元材料前驅體的制備方法，其特征在于：所述步驟1)中可溶性鎳源、鈷源和錳源化合物按照摩爾比Ni/Co/Mn為60:20:20或80:10:10進行稱量，去離子水、鎳源、鈷源和錳源的重量配比811型鎳鈷錳前驅體為100：(10～70)：(1～10)：(0.5～5)，622型鎳鈷錳前驅體為100：(5～50)：(2～20)：(1～10)；且步驟1)中所得溶液811型鎳鈷錳前驅體中鎳的濃度為20～145g/L，鈷的濃度為2.5～20g/L，錳的濃度為2～20g/L，622型鎳鈷錳前驅體中鎳的濃度為15～110g/L，鈷的濃度為5～35g/L，錳的濃度為5～35g/L。

7.根據權利要求1-4中任一項所述的一種球形度高且表面致密低雜質的高鎳系鎳鈷錳三元材料前驅體的制備方法，其特征在于：所述的可溶性鎳源化合物為硫酸鎳、二氯化鎳和硝酸鎳中的一種或多種，所述的可溶性鈷源化合物為硝酸鈷、硫酸鈷、草酸鈷和二氯化鈷中的一種或多種，所述的可溶性錳源化合物為硝酸錳、硫酸錳、和氯化錳中的一種或多種。

8.一種采用權利要求1-7中任一項所述的方法制備得到的高鎳系鎳鈷錳三元材料前驅體的應用，其特征在于：將所得鎳鈷錳三元材料前驅體與鋰化合物反應制備得到鎳鈷錳酸鋰電池正極材料或者將得到的鎳鈷錳酸鋰正極材料應用于電池中。