[发明专利]一种小粒径球形氢氧化镍钴铝前驱体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种小粒径球形氢氧化镍钴铝前驱体的制备方法，包括：将镍盐溶液和钴盐溶液按照摩尔比75:25‑90:10配比，得到溶液A，将铝盐5‑100g/L溶入溶剂中，得到溶液B，配置50L‑2000L的2‑8mol/L的碱性溶液C，配制60L‑500L的2.0‑6.0mol/L的络合剂溶液D；在反应釜里配制母液，将溶液A、B、C、D通过计量泵打入反应釜，反应得到的前驱体符合通式Ni_1‑x‑yCo_xAl_y(OH)₂；进行分离，用去离子水淋洗，至pH小于9.5，得到氢氧化镍钴铝前驱体。本发明前驱体球形度较好，尺寸小且分布均匀，可与大粒径前驱体填充、堆积，解决振实密度小的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料制造领域，特别是一种小粒径球形氢氧化镍钴铝前驱体的制备方法。

背景技术

人类科技的发展，相应带来的是对电力的需求量的增加和依赖性，不管是较为传统的加工机械还是高端的智能科技，都离不开电力的支持，电池作为电源的储存设备地位更是举足轻重。人们对电池性能的追求更是永无止境。各种新型的材料被用于电池的开发，以寻求更高的能量密度和放电平台。锂离子电池应运而生，备受人们追捧，目前主流的正极材料用的是NCM三元材料，但随着电动汽车龙头特斯拉成功将以镍钴铝材料为正极材料的18650电池引入市场，人们对镍钴铝正极材料的关注有了极大的提高，镍钴铝正极材料以其高能量密度、功率系数和使用寿命受到人们的青睐，各企业和研发单位也相继开始对镍钴铝正极材料的开发，镍钴铝正极材料关键技术在于其前驱体的制备。目前市场上大多数的镍钴铝前驱体粒径分布在5-18um，球体中间的间隙没有小粒径填充，影响到振实密度和电池能量密度的提升，另外，小粒径前驱体形貌不易控制，且因颗粒小而容易团聚成大颗粒，给小粒径镍钴铝前驱体的生产带来一定难度。

发明内容

本发明的目的是通过传统的共沉淀法与超声装置的结合并省去络合剂的方法制备出点性能优异、元素分布均匀的小粒径球形氢氧化镍钴铝前驱体，本发明提供的小粒径球形氢氧化镍钴铝前驱体球形度好，粒径和元素分布均匀，且生产过程简单无污染。

本发明的一种小粒径球形氢氧化镍钴铝前驱体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镍盐和钴盐按照摩尔比在75:25-90:10之间的比例溶入去离子水中，配制成浓度为0.5-2.3mol/L的溶液A：把铝盐按照2-32g/L的比例溶入溶剂中，配制成溶液B；配制50L-2000L的2-8mol/L的碱性溶液C，配制60L-500L的2.0-6.0mol/L的络合剂溶液D；

(2)在反应釜里配制40％-90％的pH为11.5-13.5、氨含量为1-25g/L的母液，通入保护性气体，开启超声装置，在转速400-800r/min，温度40-80℃的条件下，将溶液A、B、C，D通过计量泵打入反应釜，是反应得到的前驱体符合通式Ni_1-x-yCo_xAl_y(OH)₂，其中，0.03<x<0.3,0.02<y<0.2，反应结束后继续搅拌陈化1-3小时；

(3)进行固液分离，用去离子水进行淋洗，洗至pH小于9.5，在70-120℃温度下烘干，筛分，得到氢氧化镍钴铝前驱体。

上述制备方法中，所述的镍盐为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍中的一种或多种，所述的钴盐为硫酸钴、硝酸钴、氯化钴中的一种或多种。

上述制备方法中，所述的铝盐为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝、偏铝酸盐中的一种或多种。

上述制备方法中，所述的用于溶铝盐的溶剂为氢氧化钠、氢氧化钾硫酸、盐酸中的一种或多种，将铝盐溶入其中的一种或多种，单独进料。

上述制备方法中，所述的碱性溶液为氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液中的一种或多种，所述的络合剂溶液为氨水。