[发明专利]一种适用于高镍三元前驱体合成过程中防开裂的方法

说明书

本发明公开了一种适用于高镍三元前躯体合成过程中防开裂的方法，通过分段间歇工艺的方法，在高镍前驱体合成过程中，机械地将小粒径和中粒径前驱体颗粒混合进行间歇法制备，目的是在颗粒生长过程中采用这种方式使径距Span维持在较宽的范围，由于大小颗粒的存在反应体系内颗粒的碰撞起到缓冲作用，避免了合成过程中颗粒的开裂，前驱体防开裂使后续正极材料的循环性能得到很大提升；合成的前驱体颗粒大小不均一，振实密度高，增加了后续正极材料的压实密度，有利于提升体积能量密度。本发明可适用于高镍三元前驱体间歇法合成过程中防开裂的工艺。

技术领域

本发明属于高镍三元前驱体制造技术领域，具体涉及一种适用于高镍三元前驱体合成过程中防开裂的方法。

背景技术

高镍三元正极材料是制作动力锂离子电池的新型材料之一，由于其在资源占用、性价比、能量密度、安全性等方面的优势，已被视为未来动力锂电池的新一代正极材料，特别适用于纯电动车或插电式混合动力汽车(如特斯拉)。高能量、高密度是未来锂离子动力电池的发展方向，其中作为影响锂离子动力电池性能的重要材料，高镍三元前驱体的研发成为行业关注的焦点。

三元电池中，提高三元锂电池中镍的含量，可以提高电池能量密度，以满足日益增长的人们对高电池能量密度的需求，高镍三元锂电池成为了锂电池的主要发展方向之一。随着三元正极向更高镍发展，对应前驱体也在往更高镍发展。高镍三元前驱体直接决定其正极材料的核心理化性能，最常见的合成方法为共沉淀法，其核心工艺参数包括盐碱及氨水浓度、盐流量、反应温度、PH值、搅拌速度、固含量等，每种参数均会对前驱体粒径、形貌、元素配比等造成影响，因此对工艺条件的控制精度是决定前驱体品质的关键。然而高镍三元前驱体(Ni≥0.88)在合成过程中容易出现开裂现象，前驱体开裂会直接导致正极材料的循环性能变差。目前高镍三元前驱体的开裂问题严重制约着该材料的大规模应用，并且相关专利及文献的研究也较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于高镍三元前驱体合成过程中防开裂的方法，以克服现有技术存在的问题，本发明制得的高镍三元前驱体无开裂现象，具备较高的球形度；制备工艺操作简单，对生产设备要求不高。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于高镍三元前驱体合成过程中防开裂的方法，包括以下步骤：

(1)配制盐溶液、氨水溶液A、碱液和反应底液；所述盐溶液为镍钴混合盐溶液及铝盐溶液的混合溶液或镍钴锰混合盐溶液，所述反应底液由氨水溶液B和碱液配制而成；

(2)向反应釜中添加所述反应底液，再开启搅拌，之后通入所述盐溶液、氨水溶液A和碱液进行反应，采用提固器间歇法分别制备小粒径前驱体和中粒径前驱体，固液分离得到小粒径前驱体颗粒和中粒径前驱体颗粒；

(3)取小粒径前驱体颗粒和中粒径前驱体颗粒混合，实现宽径距，加入反应釜，调节固含量，控制反应pH和氨值得得到目标粒度的前驱体颗粒；

(4)对目标粒度的前驱体颗粒进行固液分离，洗涤干燥过筛即得到高镍三元前躯体颗粒。

进一步地，所述镍钴锰混合盐溶液的浓度为1.0-3.5mol/L；所述镍钴混合盐溶液的浓度为1.0-3.5mol/L，所述铝盐溶液的浓度为0.05-0.5mol/L；所述氨水溶液A的浓度为8-12mol/L，所述碱液的浓度为5-13mol/L。

进一步地，所述盐溶液的镍盐为硫酸镍、氯化镍、硝酸镍和乙酸镍中的一种，钴盐为硫酸钴、氯化钴、硝酸钴和乙酸钴中的一种，锰盐为硫酸锰、氯化锰、硝酸锰和乙酸锰中的一种，铝盐为偏铝酸钠；所述碱液中的碱为氢氧化钠。

进一步地，所述反应底液配制方法如下：首先配制0.4-0.6mol/L的氨水溶液B，再将浓度为5-13mol/L的碱液加入配制好的氨水溶液B，使反应底液pH在12.0-12.5的范围内。