[发明专利]一种镍钴铝正极材料前驱体及其制备方法

说明书

本发明提供一种镍钴铝正极材料前驱体，具有式I所示化学式，NixCoyAlz(OH)2+a式I；其中，x+y+z＝1，0.8≤x≤0.98，0≤y≤0.2，0≤z≤0.3，0≤a≤0.2；所述镍钴铝正极材料前驱体的一次粒子为针状，长度≤0.3μm；所述镍钴铝正极材料前驱体的平均粒径为10～15μm，粒度分布为1.20～1.50；比表面积为20～48m2/g。本发明中的镍钴铝正极材料前驱体表面疏松和剖面孔隙均匀，且BET指标可调控，在烧结后，可以充分发挥高镍材料的容量以及提高材料的抗压性，使其表现出良好的电化学性能。本发明提供了一种镍钴铝正极材料前驱体的制备方法。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种镍钴铝正极材料前驱体及其制备方法。

背景技术

近年来高镍三元正极材料的快速发展，使其已经占据了我们生活中的各个方面，从3C电子领域到动力领域。目前国内主要是高镍三元材料的生产为主，其高能量密度备受关注和青睐，但随着镍含量的提升，其材料的稳定性受到了极大的挑战，特别是在动力领域。

前驱体的制备对改善正极材料的性能至关重要。其中铝元素的掺杂可以有效改善三元材料的结构稳定性，且镍钴铝材料表现出良好的储存性能。目前镍钴铝前驱体(NCA前驱体)的制备主要采用共沉淀法，即配置镍钴混合溶液和铝溶液，在一定的搅拌下，同时通入络合剂和沉淀剂，形成镍钴铝的氢氧化物。但由于铝元素和镍钴元素与氨水的络合系数相差较大，直接影响到前驱体的品质(一次粒子形貌、粒度分布span、BET等指标)和反应的稳定性等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镍钴铝正极材料前驱体及其制备方法，通过调整料液的位置来达到改善镍钴铝正极材料前驱体的BET以及其他指标的目的。

本发明提供一种镍钴铝正极材料前驱体，具有式I所示化学式，

Ni_xCo_yAl_z(OH)_2+a式I；

其中，x+y+z＝1，0.8≤x≤0.98，0≤y≤0.2，0≤z≤0.3，0≤a≤0.2；

所述镍钴铝正极材料前驱体的一次粒子为针状，长度≤0.3μm；所述镍钴铝正极材料前驱体的平均粒径为10～15μm，粒度分布为1.20～1.50；比表面积为20～48m²/g。

本发明提供一种镍钴铝正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

将镍钴金属盐溶液、铝金属溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液通过进料管注入反应釜中，进行反应，得到镍钴铝正极材料前驱体；

以所述反应釜的中轴线为中心，将所述反应釜在水平方向上平均分为四个区域，所述镍钴金属盐溶液的进料管和铝金属溶液的进料管位于不同的区域，通过调节镍钴金属盐溶液的进料管和铝金属溶液的进料管的位置，以及调节镍钴金属盐溶液的进料管出口和铝金属溶液的进料管出口的位置，调节镍钴铝正极材料前驱体的结构参数。

优选的，所述镍钴金属盐溶液的进料管和铝金属溶液的进料管位于相对的两个区域，或者位于相邻的两个区域。

优选的，所述镍钴金属盐溶液的进料管出口位于液面以上或液面以下，铝金属溶液的进料管出口位于液面以上或液面以下。

优选的，所述镍钴金属盐溶液包括镍离子和钴离子，所述镍离子和钴离子的总浓度为0.8～2.5mol/L。

优选的，所述铝金属溶液的质量浓度为2～20％。

优选的，在反应之前，向反应釜内通入氮气排除釜内空气。

优选的，所述反应釜的中轴线处设置有搅拌装置，在反应过程中，所述搅拌装置的转速为250～330rpm。