[发明专利]一种高镍多晶四元前驱体的制备方法

说明书

一种高镍多晶四元前驱体的制备方法，包括：一、配制Ni、Co、Mn以及三草酸根合钴(Ⅲ)酸钾混合溶液，Ni、Co、Mn的总摩尔浓度为1.7~2.5mol/L，三草酸根合钴(Ⅲ)酸钾与Co的摩尔比为2.0~4.0；配制质量分数为20~40%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；配制络合剂、偏铝酸钠及氢氧化钠或氢氧化钾的混合液，络合剂浓度为0.5~2.5mol/L，偏铝酸钠浓度为0.02~0.08mol/L，混合液的pH为11.95~12.15；二、保持合成釜搅拌开启，将步骤一中的混合溶液、沉淀剂及混合液分别以50~200mL/min的流速持续加入到合成釜中进行共沉淀反应；三、将步骤二中的共沉淀产物经过压滤、洗涤、干燥得到高镍多晶四元前驱体。本发明可提高正极材料的结晶性，改善其循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种高镍多晶四元前驱体的制备方法。

背景技术

新能源汽车的爆发式发展带动了锂离子电池的爆发式增长，而锂离子电池正极材料作为锂离子电池核心材料之一，其占锂离子电池生产成本的30~40%，同时其能量密度的高低与新能源汽车的续航里程息息相关。高镍多晶四元正极材料具有比容量高、污染小、价格适中、与电解液匹配好等优点，被认为是一种非常有发展前景的锂离子电池正极材料。

高镍多晶四元正极材料的开发难度较大，主要是因为该材料在制备过程中需要持续通氧气将Ni、Co、Mn分别氧化，其中2价镍离子氧化难度最大。在煅烧过程中，氧气与高镍多晶四元前驱体的接触面积有限，有部分Ni²⁺未被氧化，进而产生Li⁺/Ni²⁺混排（Li⁺与Ni²⁺离子半径接近），从而导致容量衰减。此外，高镍多晶四元正极材料在充放电的过程中容易产生较大的内部应力，引起材料的一次粒子粉碎溶解，导致循环性能与倍率性能变差。另外，高镍多晶四元正极材料多为二次颗粒，在充放电过程中锂离子传输路径较长，降低了锂离子的传输效率，影响倍率性能。

因此，制备出内部疏松多孔、且一次粒子沿着径向生长的高镍多晶四元前驱体是制备高性能高镍多晶四元正极材料的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种高镍多晶四元前驱体的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高镍多晶四元前驱体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、配制Ni、Co、Mn以及三草酸根合钴(Ⅲ)酸钾混合溶液，其中Ni、Co、Mn的总摩尔浓度为1.7~2.5mol/L，所述三草酸根合钴(Ⅲ)酸钾与所述混合溶液中Co的摩尔比值为2.0~4.0；

配制质量分数为20~40%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂；配制络合剂、偏铝酸钠以及氢氧化钠或氢氧化钾的混合液，其中所述络合剂的浓度为0.5~2.5mol/L，所述偏铝酸钠浓度为0.02~0.08mol/L，通过所述氢氧化钠或氢氧化钾调节混合液的pH为11.95~12.15；

步骤二、保持合成釜搅拌开启，将步骤一中的所述混合溶液、所述沉淀剂以及所述混合液分别以50~200mL/min的流速持续加入到合成釜中进行共沉淀反应；

步骤三、将步骤二中的共沉淀产物经过压滤、洗涤、干燥得到高镍多晶四元前驱体。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，在所述步骤一中，所述混合溶液的pH范围为2.4~4.4。

2、上述方案中，在所述步骤一中，络合剂中为二乙胺五乙酸钠、N-羟乙基乙二胺三乙酸钠、环己烷二胺四乙酸钠中的一种或者多种。