[发明专利]一种壳核结构镍钴铝三元材料前驱体的制备方法

说明书

本发明公开了一种壳核结构镍钴铝三元材料前驱体的制备方法，首先将镍可溶性盐和钴可溶性盐按比例溶解于去离子水中得到镍钴溶液，将镍钴溶液与络合剂A溶液、沉淀剂溶液并流加入装有底液的反应釜中进行反应，形成镍钴铝三元材料前驱体的核结构，所述核结构为镍钴氢氧化物；其次将偏铝酸钠溶液以及上述的镍钴溶液、络合剂A溶液、沉淀剂溶液并流加入上述反应结束后的反应釜中进行反应，使镍、钴、铝三者的沉淀物在核结构上形成镍钴铝三元材料前驱体的壳结构，所述壳结构为镍钴铝氢氧化物；最后将得到的产物经陈化、液固分离、洗涤及干燥，得到核壳结构的镍钴铝三元材料前驱体。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种壳核结构镍钴铝三元材料前驱体的制备方法。

背景技术

锂离子电池的结构包括正极、负极、隔膜、电解液，正负极浸润在电解液中，锂离子以电解液为介质在正负极之间运动，实现电池的充放电。由于其工作电压高、比能量大、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应、可快速充放电和无环境污染等特点，作为新一代的绿色高能电池，在各种3C产品及新能源动力汽车上应用广泛且市场前景开阔。目前的研究热点主要集中在进一步提高材料的功率密度、能量密度、循环寿命和改善安全性能等方面。

从锂离子电池现在所采用的正极来看，过渡金属氧化物正极在提高电池比能量方面显然较聚阴离子正极如磷酸亚铁锂更具优势，而镍钴锰、镍钴铝等是主要应用的正极材料。铝的加入能够稳定电极材料的结构、增加锂离子扩散系数、抑制电池材料的放热反应，从而提高其循环性能和耐过充性能。

三元材料的合成方法多种多样，包括溶胶-凝胶法、水热与溶剂热合成法、微波合成法、低温固相合成法、流变相合成法、自蔓延燃烧合成法等，但目前应用最为广泛且最易实现工业化的还属共沉淀法。中国专利(CN 103178262B)公开了一种掺铝镍钴酸锂正极材料的制备方法，中国专利(CN 102244239B)公开了一种锂离子电池正极材料镍钴铝的制备方法，均为镍钴共沉淀经洗涤后在表面包铝，在后续烧结过程中融合效果不好，得到的产品循环性能较差。中国专利(CN 106299347A)公开了一种镍钴铝三元前驱体及其制备方法和制备的正极材料及方法，是将镍钴和铝分别络合后的溶液同时加入反应釜，控制氢氧化铝的沉淀速度，从而实现三者的同时沉淀，得到结晶度高、晶格有序性强的前驱体材料，但由于金属镍、钴与某些络合剂的络合能力强于铝，反应时抢夺络合离子，使得反应得到的产物与预设比例相差较大，降低材料的性能。

发明内容

针对镍、钴与铝的沉淀pH值相差较大以及铝沉淀速度过快导致的三者同时共沉淀效果差、振实密度低等问题，本发明的目的在于提供一种壳核结构镍钴铝氢氧化物前驱体的制备方法，有效提高前驱体的振实密度和颗粒的球形度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种壳核结构镍钴铝三元材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将镍可溶性盐和钴可溶性盐按比例溶解于去离子水中得到镍钴溶液，将镍钴溶液与络合剂A溶液、沉淀剂溶液并流加入装有底液的反应釜中进行反应，形成三元材料前驱体的核结构，所述核结构为镍钴氢氧化物；

步骤二：将偏铝酸钠溶液以及步骤一采用的镍钴溶液、络合剂A溶液、沉淀剂溶液并流加入步骤一反应结束后的反应釜中进行反应，使镍、钴、铝三者的沉淀物在核结构上形成镍钴铝三元材料前驱体的壳结构，所述壳结构为镍钴铝氢氧化物；

步骤三：将步骤二得到的产物经陈化、液固分离、洗涤及干燥，得到核壳结构的镍钴铝三元材料前驱体。

进一步地，步骤一中的镍可溶性盐和钴可溶性盐为硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐和氯化物中的一种或几种，镍钴溶液中总金属浓度为1-4mol/L，且镍钴的摩尔比为(75-90)：(10-25)；步骤一中的络合剂A为氨水、三乙醇胺、氟化铵、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸钠中的一种或几种；步骤一中的沉淀剂为氢氧化钠。