[发明专利]一种纳米多孔三元前驱体制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米多孔三元前驱体制备方法，将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰可溶性盐与纯水混合得到混合盐溶液；将混合盐溶液、氨水和液碱加入反应釜中，采用间歇性工艺控制氨值、温度、转速、游离镍和反应氛围，并且该反应分为高pH值成核阶段和低pH值生长阶段，直到浆料的D50达到合格范围；将得到的浆料经过碱洗，水洗，然后除磁、干燥、过筛后得到三元前驱体；将得到的三元前驱体装入匣钵中，然后放入烘箱中进行退火氧化工艺，得到纳米多孔三元前驱体。本方法在保证前驱体振实密度(能量密度)的前提下，提高了前驱体比表面积(倍率性能)，同时循环性能保持优良，操作简单可控，并且安全高效。

技术领域

本发明涉及三元锂离子电池领域，具体涉及一种纳米多孔三元前驱体制备方法。

背景技术

随着新能源领域的快速发展，产品多样化、便携式更加受到人们的关注，在此前提下新型锂离子电池镍钴锰酸锂(三元正极)材料能满足日益增长的应用需求，同时人们对锂离子电池续航里程、使用寿命又提出了新的要求。

三元前驱体直接决定三元正极材料60％～70％的理化性能。开发出锂离子电池高能量密度、高倍率性能，长的电池的循环寿命成了亟待解决的问题。然而普通的三元前驱体高能量密度带来的一个负面影响就是循环寿命的下降，这似乎是动力电池无法逃脱的一个宿命，近年来一些研究者们从三元前驱体的单晶材料入手来解决高能量密度锂离子电池的长寿命问题。但存在合成条件苛刻，工艺难控制等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是普通三元前驱体能量密度与循环寿命不能同时满足要求、单晶三元材料工艺控制难，目的在于提供一种纳米多孔三元前驱体制备方法，解决三元前驱体的性能的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种纳米多孔三元前驱体制备方法，包括以下步骤：

(1)将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰可溶性盐与纯水混合得到混合盐溶液；

(2)将混合盐溶液、氨水和液碱加入反应釜中，采用间歇性工艺控制氨值、温度、转速、游离镍和反应氛围，并且该反应分为高pH值成核阶段和低pH值生长阶段，当前驱体的中位粒径(D50)达到工艺要求(3～10μm)时，停止进料然后陈化12-20h。

(3)将得到的浆料经过碱洗，水洗，然后除磁、干燥、过筛后得到三元前驱体；

(4)将得到的三元前驱体装入匣钵中，然后放入烘箱中进行退火氧化工艺，得到纳米多孔三元前驱体。

进一步的，本发明采用共沉淀的方法制备三元前驱体，然后将三元前驱体进行退火氧化工艺制成纳米多孔三元前驱体。

首先本发明的制备方法操作简便，便于操作使用；其次，通过共沉淀的方法制备得到的材料具有高能量密度、长的循环寿命的性能，与现有的三元前驱体相比，本发明的得到的前驱体的倍率性能大幅提升了。

并且，本发明使用硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰可溶性盐得到混合液，并且在反应釜中与氨水和液碱进行共沉淀反应。

在共沉淀反应过程中，氨水为络合剂、液碱为沉淀剂，通过控制氨水、液碱、混合盐溶液浓度、反应时间、反应温度、搅拌转速等合成工艺参数，可以实现组分的原子级混合，并且达到精确控制各组分含量的目的。制备不同粒度、形貌、密度、结晶程度的材料。

本发明的前驱体采用间歇工艺生产，其工艺主要分为高pH值成核阶段和低pH值生长阶段，在高pH值成核阶段主要是保证足够的晶种。在进入低pH值生长阶段时为了保证晶体迅速的长大，在前躯体的生产制备过程中采用两个阶段分步进行的好处在于，反应浆料在釜内停留时间较为均一，颗粒分布均匀，粒径分布极窄，能更好适用于生产高端型如单晶型、高镍型前驱体产品。