[发明专利]一种窄粒径分布高镍氢氧化物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种窄粒径分布高镍氢氧化物，其二次颗粒的D50为10‑15μm，径距(D90‑D10)/D50≤0.68，其制备方法为：将可溶性金属混合盐溶液、氢氧化钠溶液和氨水并流加入反应釜中进行共沉淀反应，反应釜溢流出来的浆料排上清液后返回反应釜继续反应、生长；监控釜内浆料的固含量，保证釜内浆料的固含量/D50为2.8％‑3.2％，直至获得目标粒度后停止反应；目标浆料经洗涤、干燥、过筛，即得高镍氢氧化物。本发明严格控制反应浆料的固含量，并根据粒度生长情况，控制固含量在合适范围内，克服了传统制备过程中颗粒破裂和团聚问题，得到了粒径分布极窄、球形度好的前驱体，产品一致性、稳定性好，工艺效率高。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料领域，尤其涉及一种窄粒径分布的、前驱体高镍氢氧化物。

背景技术

近年来电动汽车行业快速发展，锂离子电池作为其核心部件越来越受关注，长续航、高安全性是动力电池最关注的性能。为了满足电池的高能量密度和长循环性能的要求，采用压实密度高、循环性能好的高镍型三元正极材料(包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂)是较好的选择。高镍三元正极材料的制备工艺通常是采用氢氧化物前驱体和锂源经过高温固相法合成，其性能很大程度上取决于前驱体的好坏。共沉淀工艺是制备高镍氢氧化物前驱体的常用方法，将混合盐溶液与氨、碱并流加入反应釜，控制反应温度、pH值、氨含量、进料流量等条件制备出不同规格前驱体，二次颗粒粒径大小和分布、颗粒球形度、振实密度、比表面积、结晶性等是评估前驱体性能的主要指标，开发利于烧结的高性能前驱体对高镍正极材料的性能提升至关重要。

连续法制备宽分布前驱体，虽然产能大，但是过宽的粒径分布会导致存在过小的颗粒，使得烧结而成的正极材料循环性能差；同时正极材料的粒径分布会完全由前驱体的粒径分布固定下来，无法再调节大小颗粒的比例来提高压实密度。如CN108585065A中制备的高镍三元前驱体粒径分布较宽，存在粒径过大或过小的颗粒，其中，过小的前驱体颗粒烧结成正极材料过程中会存在过烧的情况；充放电过程中，过小颗粒的结构破坏程度以及和电解液的副反应更严重，导致小颗粒的循环衰减更快。

CN109860581A通过间歇法制备出窄粒径分布镍钴锰前驱体，制备过程中的浆料固含量控制不明确，而过程固含量对前驱体颗粒的致密性影响巨大，即制备过程中未根据粒度生长情况控制反应过程浆料固含量，最终产品球形度和颗粒均匀性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种窄粒径分布的、前驱体高镍氢氧化物以及制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种窄粒径分布高镍氢氧化物，该高镍氢氧化物二次颗粒的D50为10-15μm，径距(D90-D10)/D50≤0.68。将(D90-D10)/D50的比值控制在不高于0.68，可有效填充提高正极材料的压实密度的效果。

上述的高镍氢氧化物，优选的，所述高镍氢氧化物的分子式为Ni_xCo_yMn_zAl_(1-x-y-z)(OH)₂，其中，0.85≤x≤0.98，0.02≤y≤0.10，0≤z≤0.05，0≤1-x-y-z≤0.02。

上述的高镍氢氧化物，优选的，所述高镍氢氧化物的半峰宽比值(001)/(101)＝0.7-1.0，峰强比(001)/(101)＝1.0-1.7，峰面积比(001)/(101)＝0.9-1.4。(001)/(101)对应的半峰宽比值和峰面积比值可以反映前驱体的一次颗粒形貌和晶粒取向，与烧结后正极材料的容量、循环等电性能有关，将其控制在本发明的范围内，是实验表明该前驱体指标可以保证正极材料具有较高的容量、循环等电性能。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的高镍氢氧化物的制备方法，包括以下步骤：

(1)准备可溶性金属混合盐溶液、氢氧化钠溶液和浓氨水；