[发明专利]一种锂离子电池用三元前驱体的连续稳定制备方法

说明书

本公开提供一种锂离子电池用三元前驱体的连续稳定制备方法，包括：(1)配置盐溶液A、碱溶液B和氨溶液C；(2)在氮气下和沉淀成核反应条件下，将盐溶液A、碱溶液B和氨溶液C并流加入到剧烈搅拌的反应釜中，得到含有晶种的浆液；(3)在氮气下和共沉淀反应条件下，将盐溶液A、碱溶液B和氨溶液C并流加入到剧烈搅拌的溢流式反应釜中，得到含有第一前驱体的浆液；当第一前驱体的粒度达到目标粒度时，在继续加入盐溶液A、碱溶液B和氨溶液C的过程中同时加入含有晶种的浆液反应；(4)收集溢流式反应釜中溢流出的物料，进行过滤、洗涤和干燥处理。本方法有利于体系pH值的平稳，进而实现三元前驱体粒度的稳定控制。

技术领域

本公开属于锂离子电池三元材料制备领域，具体地，涉及一种锂离子电池用三元前驱体的连续稳定制备方法。

背景技术

镍钴锰酸锂三元材料由于能量密度高、循环寿命长等优点，已经被广泛应用于电动汽车动力电池领域。在三元材料中，提高镍的含量可以提高材料的放电比容量，从而提高动力电池的能量密度，增加电动汽车的续航里程，但材料的制备难度也越来越大。

在三元材料的制备工艺中，前驱体的品质尤为关键，这是因为三元材料的粒度分布、颗粒表面形貌、振实密度等参数主要由前驱体的相应参数所决定。在前驱体合成时，Ni含量越高、Co和Mn含量越低，前驱体的合成难度越大，这主要体现在粒度大小和分布难以稳定控制上。前驱体粒度的稳定控制是通过晶体“成核与生长”的平衡来实现的，在中镍或高镍三元前驱体(Ni≥0.5)中，随着镍含量的提高，与NH₃络合能力强的Ni²⁺比例大大增加，而与NH₃络合能力弱的Mn²⁺大大减少，所以体系中晶体生长的趋势变强，成核趋势减弱。为了实现晶体“成核与生长”的平衡，必须提高体系的pH值来提高成核速度，但在高pH值下，由于“碱差”的存在，使得pH难于测准。因此，共沉淀体系要么是由于pH实际值过高，导致体系短时间内出现大量晶核而崩溃，要么是pH实际值过低，导致前驱体的粒度一直长大而难于稳定。如果不能解决中镍或高镍三元前驱体粒度稳定控制的问题，就难以实现连续稳定的生产，但至今依然没有简单有效的手段来解决这一难题。

发明内容

本公开的目的是提供一种三元前驱体的连续稳定制备方法，以解决中镍或高镍三元前驱体在共沉淀连续合成时粒度难以稳定控制的难题。

为了实现上述目的，本公开提供了一种锂离子电池用三元前驱体的连续稳定制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将可溶性镍盐、可溶性钴盐和可溶性锰盐与水混合，得到盐溶液A；将氢氧化钠与水混合，得到碱溶液B；将浓氨水与水混合，得到氨溶液C；

(2)在氮气保护下和沉淀成核反应条件下，将所述盐溶液A、所述碱溶液B和所述氨溶液C并流加入到搅拌的第一反应釜中，得到含有镍钴锰氢氧化物晶种的浆液；

(3)在氮气保护下和共沉淀反应条件下，将所述盐溶液A、所述碱溶液B和所述氨溶液C在共沉淀反应条件下并流加入到搅拌的溢流式反应釜中，得到含有第一前驱体的浆液；当所述第一前驱体的粒度达到目标粒度时，在继续加入所述盐溶液A、所述碱溶液B和所述氨溶液C的过程中，同时加入所述含有镍钴锰氢氧化物晶种的浆液继续反应；

(4)收集所述溢流式反应釜中溢流出的物料，进行过滤处理、洗涤处理和干燥处理。

可选地，所述三元前驱体的化学式为Ni_xCo_yMn_z(OH)₂，其中，x+y+z＝1，0.5≤x＜1.0，0.0＜y≤0.2，0.0＜z≤0.4。

可选地，所述镍钴锰氢氧化物晶种的中粒度为D50为1.00-3.00μm；优选地，所述镍钴锰氢氧化物晶种的中粒度为D50为1.5-2.5μm。

可选地，所述第一前驱体的目标粒度为4.00～18.00μm。