[发明专利]制备镍复合氢氧化物的方法

说明书

本发明涉及一种制备平均颗粒直径d50为3‑20μm的镍复合氢氧化物的方法，包括在一个连续搅拌釜式反应器中或在至少两个连续搅拌釜式反应器的级联中组合以下物质：(a)镍以及钴和锰中的至少一种以及任选地Al、Mg、B或除镍、钴和锰以外的过渡金属中的至少一种的水溶性盐的水溶液，与(b)碱金属氢氧化物的水溶液，和(c)摩尔比为0.001:1‑0.04:1的碱金属碳酸盐(碳酸氢盐)或铵碳酸盐(碳酸氢盐)的水溶液，以及任选地(d)碱金属铝酸盐的水溶液，其中首先将溶液(b)和(c)合并，然后与溶液(a)和如果适用，与溶液(d)合并，或首先将溶液(a)和(c)合并，然后与溶液(b)和如果适用，与溶液(d)合并，或同时合并溶液(a)、(b)、(c)和如果适用，(d)。

本发明涉及一种制备平均颗粒直径d50为3-20μm的镍复合氢氧化物的方法，包括在一个连续搅拌釜式反应器中或在至少两个连续搅拌釜式反应器的级联中在一个或多个步骤中组合以下物质：

(a)镍以及钴和锰中的至少一种以及任选地Al、Mg、B或除镍、钴和锰以外的过渡金属中的至少一种的水溶性盐的水溶液，与

(b)碱金属氢氧化物的水溶液，

(c)相对于来自溶液(b)的碱金属氢氧化物的摩尔比为0.001:1-0.04:1的碱金属碳酸盐(碳酸氢盐)或铵碳酸盐(碳酸氢盐)的水溶液，以及任选地

(d)碱金属铝酸盐的水溶液，其中

首先将溶液(b)和(c)合并，然后与溶液(a)和如果适用，与溶液(d)合并，或首先将溶液(a)和(c)合并，然后与溶液(b)和如果适用，与溶液(d)合并，或同时合并溶液(a)、(b)、(c)和如果适用，(d)。

二次电池组、蓄电池或可充电电池组仅为电能可在产生后储存且在需要时使用(消耗)的一些实施方案。归因于显著更好的功率密度(power density)，近来偏离水基二次电池组且开发由锂离子实现电荷输送的电池组。

电极材料对锂离子电池组的性能至关重要。含锂的混合过渡金属氧化物获得了特别的意义，例如尖晶石和层状结构的混合氧化物，尤其是镍、锰和钴的含锂混合氧化物；参见例如EP 1 189 296。然而，不仅电极材料的化学计量是重要的，而且其他性能如形态和表面性能也是重要的。

相应混合氧化物通常使用两阶段方法制备。在第一阶段中，过渡金属的微溶盐通过将其由溶液沉淀而制备，例如碳酸盐或氢氧化物。该微溶盐在许多情况下也称为前体。在第二阶段中，将沉淀的过渡金属盐与锂化合物如Li₂CO₃、LiOH或Li₂O混合，且在高温下，例如在600-1100℃下煅烧。

现有的锂离子电池组仍具有改进的潜力，特别是在能量密度方面。为此，阴极材料应具有高比容量(specific capacity)。阴极材料可以简单方式加工而得到厚度为20-200μm的电极层也是有利的，该电极层应该具有高密度，以实现最大的能量密度(每单位体积)。

在EP 3 225 591 A1中，公开了一种制备过渡金属氢氧化物的方法。对于共沉淀，将碱金属氢氧化物与少量碳酸盐混合。获得具有窄粒度分布的含碳酸根的复合氢氧化物。

本发明的目的为提供一种前体，由该前体可以合成用于锂离子电池组的优异电极活性材料，特别是就体积能量密度而言(通过组合相应电极活性材料的高重量容量(gravimetric capacity)和高堆密度)。此外，本发明的一个目的为提供一种制备该类前体的合适方法。

因此，已经发现开头所定义的方法，下文中也称为本发明方法或根据本发明的方法。

本发明方法为一种制备平均颗粒直径(d50)为3-20μm，优选4-15μm的镍复合氢氧化物的方法。本发明上下文中的平均颗粒直径(d50)是指基于体积的颗粒直径的中值，例如如可以通过光散射所测定。