[发明专利]一种镍钴锰三元前驱体材料的制备方法以及锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池正极材料制备领域，具体而言，涉及一种镍钴锰三元前驱体材料的制备方法以及锂离子电池。该方法以粗制固体氢氧化钴为原料，实现了粗制氢氧化钴中镍、钴、锰三元素全组分回收。可快速得到三元锂离子电池前驱体制备的原材料，并制备出高纯度、低杂质的镍钴锰三元前驱体材料，其杂质指标均优于国标，从而实现对粗制氢氧化钴中有价金属的充分回收利用。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料制备技术领域，具体而言，涉及一种镍钴锰三元前驱体材料的制备方法以及锂离子电池。

背景技术

镍钴锰三元前驱体是制备锂离子电池正极材料的前端原料，也是高度定制化的标准品，三元前驱体成品性能指标会影响正极材料成品的理化性能，进而对锂电池的电化学性能产生影响。镍钴锰三元前驱体实际是一种镍钴锰氢氧化物，其制备方法主要为共沉淀法，以镍盐、钴盐、锰盐为原料，在氨水和碱溶液中发生盐碱中和反应，得到镍钴锰氢氧化物沉淀。

随着全球电动化、新能源汽车的快速发展，未来钴作为制备锂电池的必要原材料需求量将保持持续快速增长。保障原料供应稳定和降低生产成本，是三元前驱体制造企业的首要任务。受制于钴矿进口政策影响，进口到国内的钴矿多为氢氧化钴中间品。目前多采用以下手段：钴中间品酸溶-萃取除铜-化学除杂-萃取除杂-纯净钴溶液的工艺。若采用传统酸法浸出粗制钴盐，钙、镁、锰等大量杂质进入浸出液使得后续净化除杂过程复杂、工艺流程长，除杂剂、酸碱消耗量大，且钴中间品中镍、锰等元素难以完全回收，造成浪费。

目前，尚无一种重复性好且操作简单的方法来解决上述问题，从而使镍钴锰三元前驱体在工业上的应用受到了一定程度的成本限制。因此，有必要提供一种低成本、低杂质的镍钴锰三元前驱体的制备方法。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种镍钴锰三元前驱体材料的制备方法，以完全或部分解决上述问题，该方法以粗制固体氢氧化钴为原料，实现了粗制氢氧化钴中镍、钴、锰三元素全组分回收，镍钴锰三元素回收率达99.3％。可快速得到三元锂离子电池前驱体制备的原材料，并制备出高纯度、低杂质的镍钴锰三元前驱体材料，其杂质指标均优于国标，从而实现对粗制氢氧化钴中有价金属的充分回收利用。

本发明的第二目的在于提供如上所述的镍钴锰三元前驱体材料制备的镍钴锰三元正极材料。

本发明的第三目的在于提供包括如上所述镍钴锰三元正极材料的锂离子电池。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明所提供的一种镍钴锰三元前驱体材料的制备方法，包括以下步骤：

(a)、将粗制固体氢氧化钴、可溶性铵盐、氨水进行混合，经过氨浸反应后，固液分离得到第一滤液和第一滤渣；采用硫酸溶液对所述第一滤渣进行浸出，浸出后，固液分离，得到第二滤液和第二滤渣；

(b)、采用萃取相P507和磺化煤油的混合溶液对步骤(a)中的所述第一滤液进行萃取，得到萃取液，再用酸溶液对所述萃取液进行反萃取，得到反萃液和萃余液；在所述反萃液中加入锰粉和/或镍粉进行反应，再加入氟化物进行反应，然后固液分离得到第三滤液和第三滤渣；

(c)、在步骤(a)中的所述第二滤渣中加入硫酸溶液和锰粉，反应后，固液分离得到第四滤液和第四滤渣；

(d)、合并所述第三滤液和所述第四滤液，得到镍钴锰的硫酸盐混合溶液，并根据所述三元前驱体材料中镍、钴、锰的比例，添加所述硫酸盐混合溶液得到三元前驱体混合溶液，将所述三元前驱体混合溶液与沉淀剂和络合剂混合，发生共沉淀反应后，固液分离，干燥所得到的固体，得到所述镍钴锰三元前驱体材料。

根据发明，粗制固体氢氧化钴中，含有大量的镁、少量镍、锰、铜、锌、铁、铝、钙等杂质元素。