[发明专利]一种锂离子电池正极材料梯度前驱体制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源材料制备技术领域，特别涉及锂离子电池正极材料梯度前驱体制备方法。

技术背景

锂离子电池作为新一代环保、高能电池，己成为电池产业发展的重点之一。具有工作电压高、体积小、质量轻、无记忆效应、比能量高、环境污染小、自放电率低、有些体系可快速充放电、工作温度范围宽、循环寿命长、安全性能好等优点，不仅是在汽车行业，在电子设备、国防工业、航天航空领域、军事科技等多方面也具有广阔的应用前景，已经成为人们关注的焦点。

目前研究较多的锂离子电池正极材料前驱体主要有NCM、NC、NCA等，其元素比例各式各样，如Mn元素比例高，成本低、安全性好，但循环性能尤其高温性能差，结构不稳定，造成容量衰减严重，如Ni元素比例高，导致循环性能比较差，如钴元素比例高，其高温性能好，容量差。等等。受元素提供的性能影响，均存在自身的不足和缺陷。研究者一直致力于新一代锂离子电池材料，

采用包覆液相法合成正极材料前驱体很难达到金属元素的均匀分布，有部分元素出现脱离，另外合成的材料颗粒组成振实密度低，阻碍了材料的实际应用。而采用梯度共沉淀法合成的正极材料前驱体球形度好，振实密度也有所提高，大大增加了材料的可加工性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种振实密度高、球形度好、粒径分布均匀等，规避因元素提供性能不一，而引起的缺陷。锂离子电池正极材料梯度前驱体的制备方法。该方法可在现有基础上，实现资源的高效利用，操作简单，粒度分布和粒径大小可控。

为了达到上述目的，本发明的涉及的前驱体有以下技术方案：

本发明提供的一种锂离子电池正极材料梯度前驱体的制备方法，三种元素中至少一种元素的浓度由内到外呈递增或递减分布的球形正极材料前驱体。

本发明的一种锂离子电池正极材料梯度前驱体制备方法，其化学式为Ni_xCo_yMn_1-x-y(OH)₂或Ni_xCo_yAl_1-x-y(OH)_2.，0.4＜Ni＜0.98；0.1＜Co＜0.8；0.01＜Mn/Al＜0.7，该方法包括以下工艺步骤：

A、将镍盐、钴盐、锰盐或铝盐配制成溶液、浓度为0.5～3mol/L两种不同比例的溶液1和2，溶液1和2中元素可以是镍钴、镍锰、镍钴锰中任意两种可以是两种不同比例的镍钴或镍钴锰溶液，也可以是两种不同比例的镍钴或镍钴铝溶液。

B、配制浓度为1.5～10mol/L的碱溶液；

C、配制浓度为2～15mol/L的络合剂溶液；

D、用计量泵或恒流泵将上述溶液1以已匀速泵入上述溶液2中，其流量为L，将B溶液以200r/min的速度搅拌均匀。将溶液2、碱液和络合溶液三种溶液同时加入反应釜中，控制流量、温度、控制反应pH，通入保护气体，搅拌速度。待溶液1和2同时消耗完，停止反应。

E、反应结束，将固液分离，用去离子水洗涤固液分离所得的正极材料前驱体，最后进行干燥处理，即制备得到本发明所述锂离子电池正极材料梯度前驱体。

其中，所得的前驱体为球形镍钴锰氢氧化物或球形镍钴铝氢氧化物。

其中，所述步骤(A)中，镍盐为硫酸镍、氯化镍、碳酸镍、醋酸镍、磷酸镍、草酸镍或硝酸镍中的任意一种或任意两种以上的组合物，其中优选硫酸镍；所述钴盐为硫酸钴、氯化钴、碳酸钴、醋酸钴、磷酸钴、草酸钴或硝酸钴中的任意一种或任意两种以上的组合物，其中优选硫酸钴；所述锰盐为硫酸锰、氯化锰、醋酸锰、碳酸锰或硝酸锰中的任意一种或任意两种以上的组合物，其中优选硫酸锰；所述铝盐为氯化铝、硫酸铝、醋酸铝、硝酸铝、碳酸铝或偏铝酸钠中的任意一种或任意两种以上的组合物，其中优选偏铝酸钠；

其中，步骤(B)中，碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的任意一种或任意两种以上的组合物；

其中，步骤(C)中，络合剂为氨水、碳酸氢氨、柠檬酸、碳酸铵、乙二胺和乙二胺四二酸二钠中的的任意一种或任意两种以上的组合物；

其中，步骤(D)中，所述中速度L为0.5～350L/h。

其中，步骤(D)中，所述B溶液流量为1-400L/h，搅拌速度为100～1000r/min，温度为38～75℃，pH为9～13.5、保护气体为氮气或其他惰性气体。优选氮气，其流量为0.1-40m³/h。