[發明專利]一種三元前驅體原材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010060085.8
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111244437B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 楊雄強
• 申請（專利權）人: 楊雄強
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525;C01G53/10;C01G51/10;C01G45/10
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 李瑛

本發明公開了一種三元前驅體原材料的制備方法，具體包括以下步驟：1)硫酸鹽原液除鐵，過濾，得到硫酸鹽初始液；2)將上步驟得到的硫酸鹽初始液靜置后進行萃取，得到硫酸鹽凈化液；3)將上步驟得到的硫酸鹽凈化液加硫酸進行同離子效應反應，離心，漂洗，得到高純硫酸鹽濕品；4)將上步驟得到的高純硫酸鹽濕品烘干都得到高純硫酸鹽晶體。

技術領域

本發明屬于三元前驅體原材料制造技術領域，具體涉及一種三元前驅體原材料的制備方法。

背景技術

在能源技術變革以及新興科技的帶動下，鋰離子電池作為一種新型綠色二次電池，得到了廣泛的應用。鋰離子電池的主要部件有正極、負極、電解液和隔膜等。其中最具有前景的鋰離子電池正極材料是鎳鈷錳酸鋰 (NCM)三元材料。三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳、鈷、錳鹽為原料,按不同的需求調整鎳鈷錳的比例得到。由于鎳鈷錳三元材料鋰電池具有比容量高、安全性好、循環穩定性好等優點，已廣泛應用于筆記本電腦、數碼設備、電動自行車、移動通訊、電動工具等領域。

鎳鈷錳三元正極材料關鍵技術就是三元前驅體材料的合成，工業上采用化學共沉淀法制備，制備工藝的關鍵是得到純度高的鎳鈷錳可溶性溶液，除鎳鈷錳元素外，要求其它元素含量非常低，否則影響材料性能和形貌。

目前生產三元前驅體硫酸鎳鈷錳原材料的工藝中，除雜方面：主要使用氟化物去除鈣鎂雜質，但是氟化物對設備要求高，且除雜不徹底，產品回收率低。結晶方面：主要是使用MVR蒸發結晶法，此方法能耗高、產量低、且產品中夾雜著雜質，使產品純度不夠。針對行業內制備三元前驅體中對原料含量的高要求，如何解決三元前驅體原材料的除雜提純方法，具有重要意義。

發明內容

為了滿足制備三元前驅體中對原料含量的高要求，本發明提供了一種三元前驅體原材料的制備方法，具體是一種三元前驅體原材料硫酸鎳鈷錳除雜提純的方法，制備得到的三元前驅體原材料硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳晶體的雜質含量中，鈉≦45ppm、鉀≦40ppm、鈣≦30ppm、鎂≦40ppm、鐵≦5ppm、鋅≦3ppm、銅≦1ppm、鉛≦1ppm。

一種三元前驅體原材料的制備方法，具體包括以下步驟：

1)硫酸鹽原液除鐵，過濾，得到硫酸鹽初始液；

2)將上步驟得到的硫酸鹽初始液靜置后進行萃取，得到硫酸鹽凈化液；

3)將上步驟得到的硫酸鹽凈化液加硫酸進行同離子效應反應，離心，漂洗，得到高純硫酸鹽濕品；

4)將上步驟得到的高純硫酸鹽濕品烘干都得到高純硫酸鹽晶體，其中硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳晶體的雜質含量中，鈉≦45ppm、鉀≦40ppm、鈣≦30ppm、鎂≦40ppm、鐵≦5ppm、鋅≦3ppm、銅≦1ppm、鉛≦1ppm。

本發明步驟1)所述的硫酸鹽原液，為硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳其中一種或者幾種的混合溶液。

步驟1)所述的除鐵，是加入氧化劑或者堿性中和劑進行，氧化劑包括但不限于雙氧水、二氧化錳、高錳酸鉀，堿性中和劑包括但不限于氨水、氫氧化鈉、氫氧化錳、氫氧化鈷、氫氧化鎳，除鐵反應的溫度為60-80℃，反應時間為0.5-3.0h。

步驟2)所述的靜置，時間為8.0-24h；所述的萃取，使用的萃取劑包括但不限于三乙醇胺溶液、乙酸銨溶液、檸檬酸溶液、EDTA溶液；萃取劑濃度為5％-25％，萃取劑：處理液體積比＝0.1-1.0：100。

步驟3)所述的同離子效應反應，加入硫酸或者亞硫酸溶液，質量分數為60-98％，反應時間為0.5-5h，常溫常壓，攪拌力度為200-500r/min。

步驟3)所述的離心、漂洗，過程中使用硫酸鹽母液漂洗，pH為5-7，母液濃度為2-5mol/L。

步驟4)所述的烘干，是采用真空干燥或者氣流烘干。