[發明專利]一種環保、高效制備鎳鈷錳三元正極材料前驅體的方法

在審

• 申請號: 201811212708.8
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109037673A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 方艷
• 申請（專利權）人: 珠海嘉志科技咨詢有限公司
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52;H01M4/50;H01M10/0525;C01G53/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種環保、高效制備鎳鈷錳三元正極材料前驅體的方法，包括以下步驟：按比例稱取一定量的鎳、鈷、錳的可溶性鹽加入適量純水進行溶解、攪拌，同時加熱和保溫；經過濾、除鐵后予以儲存，保持加熱、保溫；配制一定濃度的液堿、儲存；然后配制一定濃度氨溶液、儲存；分別將儲存罐中的鹽溶液、堿溶液、氨水溶液一起反應生成三元前驅體；然后過濾得到濾餅，再將濾餅洗滌干凈后干燥、過篩、除鐵，得到三元前驅體成品。該方法制備鎳鈷錳三元正極材料前驅體優點包括純水量大大減少、不需要采用固含量濃縮設備因此操作方便，且操作簡易制備出的鎳鈷錳三元前驅體雜質含量低、形貌規整、振實密度高。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料制備的技術領域，尤其是涉及鎳鈷錳三元正極材料前驅體的制備領域。

背景技術

隨著國家政策的推動和鎳鈷錳三元正極材料在數碼、電動車的規模化運用，鎳鈷錳三元正極材料備受青睞，作為三元正極材料合成的重要原料三元前驅體需求量也是越來越大。

許多廠家也在大規模的生產鎳鈷錳三元前驅體。

鎳鈷錳三元前驅體制備可以使用的鹽原料有硫酸鹽類，硝酸鹽類和氯化物類。目前最常用的是硫酸鹽類，主要是因為：①目前的三元前驅體反應釜材質為316L不銹鋼，基本沒有防腐涂層，氯化物溶解后，氯離子容易腐蝕不銹鋼材質，帶入大量雜質進入反應體系并最終進入產品中，嚴重影響產品品質。②硝酸鹽類會帶入少量硝酸根，在后續燒結反應中生成有毒廢氣且容易腐蝕爐體。

而硫酸鹽的問題是，硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的溶解度相對較低，常溫就更低，目前廠家生產過程中，鹽溶液都是常溫，濃度為2mol/L或者更低。低的鹽濃度會產生以下問題：①鹽溶液配制及存儲罐體龐大；②反應體系中的水量多，反應過程固含量低，生產效率低下；③廢水產量高，廢水處理成本增加。

由于受鎳鈷錳硫酸鹽的溶解度的影響，許多廠家在配制鹽溶液時其鎳鈷錳總金屬離子濃度一般配制在2mol/L，這種較低鹽溶液濃度需要大量的純水去溶解鎳鈷錳鹽，而且在洗滌過程中會產生很大量的廢水需要處理(因為溶解鎳鈷錳鹽的純水在反應合成后直接變成了生產廢水)，這大大增加了生產成本；另外這種較低的鹽溶液濃度在反應合成過程中生產出的漿料其三元前驅體的固含量很低，生產效率及前驅體品質低下，許多廠家常常會給反應釜配備一個固含量濃縮器來提高固含量，這種固含量濃縮器會讓生產過程操作繁瑣，而且也會增加設備投入和維護費用。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：提供一種可達到大大減少純水用量、減少廢水產生量并且不需要配備固含量濃縮器就能直接提高固含量，且生產過程簡易的鎳鈷錳三元前驅體合成方法。

為達到上述發明目的，本發明提出的技術方案如下：

一種環保、高效制備鎳鈷錳三元正極材料前驅體的方法，其特征是該方法包括以下步驟：

(1)稱取一定量的鎳的可溶性鹽、鈷的可溶性鹽、錳的可溶性鹽置于溶解罐中加入適量純水進行溶解、攪拌均勻，得到一定濃度的鎳、鈷、錳鹽混合溶液，攪拌溶解混合過程中對溶解罐進行加熱和保溫，控制鎳、鈷、錳鹽在一定溫度下溶解，且整個溶解過程需要在惰性氣氛下進行；

(2)上述配制好的鎳、鈷、錳鹽混合溶液經過濾、除鐵后輸送到鹽溶液儲存罐中儲存，并對鹽溶液儲存罐進行加熱、保溫，控制儲存罐內鎳、鈷、錳鹽溶液的溫度與鎳、鈷、錳鹽溶解過程的溫度一致，并需要通入惰性氣體保護；

(3)將一定量的液堿與純水在溶解罐中攪拌混合，配制成堿濃度為8～12mol/L的溶液，經過濾、除鐵后輸送到堿溶液儲存罐中儲存；將一定量的液氨與純水在溶解罐中攪拌混合，配制成氨濃度為4～6mol/L的氨水溶液，經過濾、除鐵后輸送到氨水溶液儲存罐中儲存；

(4)分別將儲存罐中的鹽溶液、堿溶液、氨水溶液以一定流速輸送入反應釜反應生成三元前驅體，其中輸送鹽溶液的管道采取保溫措施，反應過程中惰性氣體保護，反應溫度控制在40～60℃，控制pH值10～12；