[发明专利]一种双层复合低成本富锂锰基前驱体的制备方法

说明书

一种双层复合低成本富锂锰基前驱体的制备方法，属于锂电池材料制备技术领域。所述富锂锰基前驱体通式为(Ni_xMn_（1‑x）)OH₂@CO₃,0.1≤x≤0.3。配置镍锰的混合溶液并加入一定浓度络合剂；配置氢氧化钠与碳酸钠混合碱溶液；向反应釜中加入缓冲溶液作为底液；第一阶段反应：将镍锰混合溶液，氨水和氢氧化钠溶液并流加入反应釜，进行共沉淀反应；第二阶段反应：待粒度生长至5微米，将氢氧化钠溶液换成步骤（1）配置的混合碱溶液，并关闭氨水；继续反应；控制反应过程温度、搅拌速度及料液流量恒定，反应全程通入氮气；本发明解决了反应过程ph不可控，容易氧化的问题，得到的富锂锰基前驱体，球形度高，振实高，粒度分布窄。

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，尤其涉及一种双层复合低成本富锂锰基前驱体的制备方法。

背景技术

开发高性能、低成本的新型电极正极材料一直是锂离子电池的热门研究方向。尽管早在1991年LiCoO₂正极材料已经被商业化应用，但是其可逆容量低，且价格昂贵；所以研究者们把目光放在了LiCoO₂材料的替代物上。在众多层状正极材料中，富锂锰基层状正极材料凭借其较高的可逆比容量、较高的工作电压以及室温下储存性能优异而受到广泛关注，是锂电池能量密度突破400 Wh/kg的关键电极材料，被视为最有前景的正极材料。

目前共沉淀法是合成富锂锰基前驱体最常用的方法，共沉淀法是将金属盐溶液与沉淀剂、络合剂并流进入含有底液的反应釜中，控制反应过程中工艺参数，得到共沉淀产物；因为共沉淀法是液体之间均匀混合后，发生共沉淀反应，可以达到原子级别混合；反应过程中需严格控制反应ph及沉淀剂、络合剂的选择；专利“CN202010875186.0”介绍了一种单晶无钴富锂锰基二元材料前驱体量产方法，采用氢氧化钠作为沉淀剂，氨水作为络合剂，得到的前驱体颗粒球形度较差，会间接造成振实较低。且本申请的富锂锰基前驱体为无钴的，相对于现有的低钴富锂锰基前驱体，成本更低。

发明内容

本发明提供了一种双层复合低成本富锂锰基前驱体的制备方法。本发明提供的方法解决了反应过程ph不可控，容易氧化的问题，得到的富锂锰基前驱体，球形度高，振实高，粒度分布窄，通式为(Ni_xMn_（1-x）)OH₂@CO₃（0.1≤x≤0.3)。

其制备具体工艺步骤如下：

一种双层复合低成本富锂锰基前驱体的制备方法，所述富锂锰基前驱体通式为(Ni_xMn_（1-x）)OH₂@CO₃,0.1≤x≤0.3，具体制备方法有以下步骤：

（1）按照富锂锰基前驱体的分子式中镍锰的摩尔比配置含镍盐、锰盐的混合金属盐溶液；向混合金属盐溶液中加入一定量的络合剂；配置氢氧化钠和碳酸钠的混合碱溶液；

（2）在反应釜中配置含有络合剂、沉淀剂、还原剂的缓冲溶液为底液；

（3）将所述步骤（1）中金属盐溶液，氨水及氢氧化钠溶液同时加入步骤（2）所述的反应釜中，进行共沉淀反应，调节ph，待粒度生长至5微米，将氢氧化钠溶液换成步骤（1）配置的混合碱溶液，并关闭氨水，调节ph，继续反应；控制反应过程温度、搅拌速度及料液流量恒定，反应全程通入氮气；反应结束后经过后处理，得到富锂锰基前驱体。

步骤（1）所述的金属盐溶液中加入的络合剂是EDTA、EDTA二钠、柠檬酸中的一种或几种。

步骤（1）所述的金属盐溶液中加入的络合剂浓度为1-10g/L。

步骤（1）所述的混合碱溶液中氢氧化钠与碳酸钠的摩尔比为1：20-1：50。

步骤（2）所述的缓冲溶液中含有氨水、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵、氢氧化钠、水合肼或抗坏血酸中的一种或多种。