[发明专利]一种超小粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超小粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法。现有合成方法制备D50＜2μm且分散性良好的前驱体，仍具有很大的技术难度。本发明采用的技术方案为：配制混合金属盐溶液，在混合金属盐溶液中添加无氨氮络合剂；配制氢氧化钠溶液作为沉淀剂；向反应釜中加入底液，并通入氮气进行气氛保护，且在整个反应过程中保持氮气保护；开启搅拌，将配置好的混合金属盐溶液和无氨氮络合剂的混合溶液、氢氧化钠溶液并流加入反应釜中进行反应。本发明制备得到的前驱体D50可达到2.0μm以下，并保持高分散性，一方面可用于制备高功率的单晶三元正极材料，另一方面可用于制备超小粒径二次球形颗粒三元正极材料，用于大小颗粒掺混体系。

技术领域

本发明属于锂离子电池三元正极材料前驱体领域，特别是一种超小粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的绿色电源，已广泛的应用于3C数码电子产品、电动工具、电动车、储能等领域。目前，镍钴锰酸锂在能量密度、放电电压、循环性能、热稳定性、自放电、成本等方面表现出优良的综合性能，现已逐渐成为电动车用锂离子电池的主流正极材料。

目前最广泛使用的镍钴锰酸锂正极材料是由小晶粒团聚而成的二次球形颗粒，由于小晶粒之间存在一定的间隙，使该材料存在压实低、且二次球形颗粒正极材料在电池制造过程中存在颗粒易碎裂、锂离子传递效率较低等问题，进而影响电池的电化学性能。相较而言，单晶型镍钴锰酸锂正极材料具有较高的锂离子传递效率，减少材料与电解液之间的界面反应，从而提高电池的倍率性能和循环性能。使用较大粒径的二次球形颗粒镍钴锰氢氧化物前驱体较难烧结成单晶颗粒，而使用小粒径的二次球形颗粒镍钴锰氢氧化物前驱体则很容易制备出单晶型镍钴锰酸锂正极材料。

另一方面，二次球形颗粒在堆积时，颗粒之间不能避免地存在一定孔隙，使电极的压实密度偏低。针对这一问题的另一种解决思路是将不同粒度范围的大小颗粒进行掺混搭配使用。而超小粒径二次球形颗粒的掺混可有效填充更小尺寸的孔隙，进而改善压实密度低的问题。

现有工艺及技术已能实现D50＝2～5μm的二次球形镍钴锰氢氧化物前驱体，如：中国专利申请号201310142370.4采用双络合剂和聚乙二醇等分散剂控制前驱体粒度；中国专利申请号201410154847.5采用氨络合体系，并配合使用精密过滤管以提高反应过程中浆料的固含量，制备了D50＝2～3μm的前驱体；中国专利申请号201611041988.1采用氨络合体系，并配合添加剂分散晶核，制备了D50＝2～3μm的前驱体。但在现有合成体系中制备D50＜2μm且分散性良好的前驱体，仍具有很大的技术难度。

此外，根据已有报道及实践证实，前驱体中硫含量较高会严重影响所制成的正极材料的电化学性能。目前最好的技术能将前驱体中硫含量控制在大约1000ppm左右(CN201410334402.5、CN201611041988.1)。因此，如何制备更低硫含量的前驱体，同时降低前驱体洗涤生产成本则具有非常重要的意义。

因此，开发一种新方法用于制备具有D50＜2μm、分散性良好、超低硫的球形颗粒镍钴锰氢氧化物前驱体具有很大的价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种D50＜2μm、分散性良好的镍钴锰氢氧化物的制备方法，得到的镍钴锰氢氧化物可用于制备高功率的单晶三元正极材料。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种超小粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法，其包括步骤：

1)选用镍、钴、锰可溶性盐为原料，按照所需镍钴锰氢氧化物中镍、钴、锰的摩尔比例，配制混合金属盐溶液，在混合金属盐溶液中添加无氨氮络合剂；配制氢氧化钠溶液作为沉淀剂；

2)向反应釜中加入底液，并通入氮气进行气氛保护，且在整个反应过程中保持氮气保护；