[發明專利]一種多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體及其制備方法

在審

• 申請號: 202110981619.5
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113603159A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 謝池朋;陳九華;胡進;楊志
• 申請（專利權）人: 湖南杉杉能源科技有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

1.一種多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體，其特征在于，所述鎳鈷錳前驅體為核殼結構，所述鎳鈷錳前驅體以未摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物為內核，所述內核表面依次覆有交替結構的摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層和未摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層，且鎳鈷錳前驅體的最外層是摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層。

2.如權利要求1所述的多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體，其特征在于，所述交替結構的摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層和未摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層的總層數為3-9層。

3.如權利要求1所述的多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體，其特征在于，所述內核的直徑為1-6μm，所述摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層和所述未摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層的厚度為0.5-4μm。

4.如權利要求1所述的多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體，其特征在于，所述多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體的通式為Ni_aCo_bMn_cAl_1-a-b-c(OH)₂，其中，0.8≤a＜1，0＜b＜0.2，0＜c＜0.2，0.001≤1-a-b-c≤0.05；所述多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體的各層材料中的鎳元素占各層材料中鎳、鈷、錳總摩爾數的百分比不低于80％，摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層中鋁元素含量占摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層中的鎳、鈷、錳、鋁總摩爾數的百分比不高于5％；所述內核的化學式為Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂，其中0.8＜x＜1，0＜y＜0.2。

5.如權利要求1所述的多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體，其特征在于，所述鎳鈷錳前驅體的二次顆粒粒度D10不低于3μm，粒度D50為13-20μm，粒度D90不高于50μm，0.1＜(D90-D10)/D50＜1，其振實密度為1.8g/cm³-2.5g/cm³，比表面積為2m²/g-15m²/g，Na含量≤200ppm，S含量≤2000ppm。

6.一種如權利要求1-5中任一項所述的多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)按照內核的化學計量比，將可溶性鎳鹽、可溶性鈷鹽、可溶性錳鹽配制成金屬離子總濃度為0.1～2mol/L的金屬鹽混合液；

(2)向反應釜中加入氨水作為反應底液，通入氮氣，開啟攪拌，將步驟(1)制備的金屬鹽混合液、沉淀劑、絡合劑并流加入反應釜中進行反應，直至反應生成的顆粒的粒徑達到內核粒徑；

(3)保持金屬鹽混合液、沉淀劑、絡合劑持續通入的狀態下，通入鋁離子濃度為0.01～0.5mol/L的偏鋁酸鈉溶液，直至在內核表面生成的摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層達到設計厚度；

(4)繼續保持金屬鹽混合液、沉淀劑、絡合劑持續通入的狀態下，不通入偏鋁酸鈉溶液，直至在摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層表面生成設計厚度的未摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層；

(5)重復步驟(3)和步驟(4)的操作數次，最后重復一次步驟(3)操作，直至生成設計厚度的鎳鈷錳前驅體的最外層摻鋁的鎳鈷錳氫氧化物層，得到前驅體漿料；

(6)將前驅體漿料進行洗滌、干燥，得到多層鋁摻雜的鎳鈷錳前驅體。

7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述沉淀劑為濃度為100-400g/L的氫氧化鈉溶液，所述絡合劑為濃度為40-140g/L的氨水。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，金屬鹽混合液的進料流量為1-10L/h，氫氧化鈉溶液的進料流量為0.2-3L/h，氨水的進料流量為0.1-1.5L/h；反應過程中控制反應底液中氨水濃度為2-15g/L，反應底液的pH值為11-13，攪拌轉速控制為100-600rpm，反應溫度為45℃-65℃。

9.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，控制反應體系的pH值為11-13。

10.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述可溶性鎳鹽選自硫酸鎳、硝酸鎳、碳酸鎳、醋酸鎳中的一種或幾種；所述可溶性錳鹽選自硫酸錳、硝酸錳、碳酸錳、醋酸錳中的一種或幾種；所述可溶性鈷鹽選自硫酸鈷、硝酸鈷、醋酸鈷中的一種或幾種。