[发明专利]一种包Al的镍钴二元材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，特别涉及一种包Al的镍钴二元材料的制备方法。

背景技术

镍钴二元材料，是锂离子电池正极材料中应用较为普遍的一种材料，现有技术主要通过干法包覆氧化铝加工工艺，该工艺制备的包Al的镍钴二元材料，不仅工艺较为繁琐，同时产品中Al₂O₃分布不均匀，产品循环性能较差且不稳定，振实密度较低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种包Al的镍钴二元材料的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种包Al的镍钴二元材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

以纯水为底液，温度升至40～80℃；

控制搅拌转速在80～180r/min，加入氨水调节底液碱度25～45g/L，控制pH在11.50～12.50；

将镍盐和钴盐混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，在40～80℃发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量、碱度和pH，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出进入陈化釜，经洗涤压滤机洗涤和真空干燥机干燥，得到球形镍钴氢氧化物；

球形镍钴氢氧化物经配锂煅烧得到镍钴二元材料；

采用湿法包覆Al，以纯水为底液，镍钴二元材料为基料，温度控制在40～80℃，控制搅拌转速在80～160r/min，加入氨水调节底液碱度20～40g/L，控制pH在10.50～11.50，将硫酸铝溶液、氢氧化钠溶液和氨水连续并流泵入底液中，在40～80℃发生氢氧化铝沉淀反应并生长在镍钴二元材料表面，所得料液经洗涤压滤烘干后再次煅烧，即可得到包覆有Al₂O₃的镍钴二元材料。

优选地，所述的镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；钴盐为硫酸钴、氯化钴或硝酸钴。

进一步，所述的镍盐和钴盐的混合溶液金属离子浓度为60～120g/L，镍、钴金属离子浓度比为2～8∶1；所述的氢氧化钠溶液的浓度为15～30％，氨水的浓度为10～25％；所述的硫酸铝溶液的浓度为60～100g/L。

进一步，所述的镍钴氢氧化物反应体系中，碱度控制在25～45g/L，浆料固含量控制在150～300g/L，控制pH在11.50～12.50。

进一步，所述的球形镍钴氢氧化物洗涤采用50～80℃的热去离子水洗涤至pH在7.50～9.50；所述干燥温度为80～120℃。

进一步，所述的锂源为电池级碳酸锂，配比为碳酸锂：镍钴氢氧化物＝1～1.08∶1。

进一步，所述的球形镍钴氢氧化物的配锂煅烧温度控制在400～900℃。

进一步，所述的包Al后的煅烧温度控制在500～900℃。

进一步，制备的包Al的镍钴二元材料的振实密度为2.8～3.5g/cm³，粒度为5～20um。

本发明工艺流程较简单，反应易于控制，与现有的干法包覆Al相比，可使Al在镍钴二元材料中分布更均匀，产品的一致性更好，振实密度较高，电性能优异且更稳定。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是球形镍钴氢氧化物的扫描电镜图。

图2是球形镍钴氢氧化物直接配锂煅烧所得样品的扫描电镜图。

图3是包Al后的镍钴二元材料的扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1

以纯水为底液，温度升至40～60℃。

控制搅拌转速在140～165r/min，加入氨水调节底液碱度25～30g/L，控制pH在11.80～12.30。

将硫酸镍和硫酸钴混合溶液、氢氧化钠溶液、氨水连续并流泵入底液中，硫酸镍和硫酸钴混合溶液金属离子浓度为90g/L，镍、钴金属离子浓度比(摩尔比，下同)为2∶1，氢氧化钠溶液的浓度为30％，氨水浓度为10％。

在40～60℃发生沉淀反应，控制反应体系的料浆固含量在150～200g/L、控制碱度在25～30g/L，控制pH在11.80～12.00，反应料液由反应釜上部溢流口连续流出进入陈化釜，在洗涤压滤机中采用50～60℃的热去离子水洗涤至pH在7.50～8.00。然后进行真空干燥机干燥，干燥温度为80～100℃，得到球形镍钴氢氧化物。请参阅图1，球形镍钴氢氧化物的颗粒流动性较好。