[发明专利]一种新能源电池用镍钴锰酸锂正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池材料制备领域，具体涉及一种新能源电池用镍钴锰酸锂正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是新一代的绿色高能电池，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应、工作温度范围宽等众多优点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、数码相机、摄录机、电子仪表等，在UPS、电动工具、电动自行车、电动汽车、储能电池等领域也具有光明的应用前景。近年来，锂离子电池的产量飞速增长，应用领域不断扩大，已成为在二十一世纪对国民经济和人民生活具有重要意义的高新技术产品。

磷酸铁锂正极材料，在成本、高温性能、安全性方面具有突出的优势，可望成为动力型和储能型锂离子电池理想的正极材料。但是磷酸铁锂做为正极材料存在最大的问题是能量密度偏低，随着电动汽车的发展，人们对续航里程的要求越来越高，而磷酸铁锂的劣势就日益明显了，而镍钴锰酸锂正极材料具有能量密度高的优点，在逐渐用于电动汽车上，并且在电动汽车上所占的比例也越来越大。

目前镍钴锰酸锂的制备方法主要为液相合成氢氧化镍钴锰三元前驱体，然后将氢氧化镍钴锰三元前驱体混合锂盐，然后在氧化气氛焙烧得到镍钴锰酸锂正极材料。但是此工艺存在的问题：

1.工艺流程长，操作复杂，此工艺一般包括前驱体的配料、前驱体反应、前驱体洗涤烘干筛分、掺杂锂盐后的混料、煅烧、后处理等工序，所需设备多，流程长，操作复杂，生产效率低。

2.成本高，由于需要用到镍钴锰盐、沉淀剂、络合剂、锂盐等，造成原辅料成本高，同时工艺流程长导致产品的回收率降低。

3.产生废水、废气、废渣等，对环境造成伤害，在前驱体合成过程中，采用液相合成，产生大量含氨氮、镍离子、钴离子的废水需要处理，在对污水处理后得到的含镍钴的危险废弃物也需要处理，同时在反应过程中产生的含氨的废气需要处理。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种新能源电池用镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，工艺流程短，操作简单，不产生含氨氮的废水，废水中镍钴锰的含量大大降低，镍钴锰的利用率高，成本低，得到的镍钴锰酸锂正极材料纯度高，pH低，不易吸潮，粒度分布均匀。

本发明所采用的技术方案为：

一种新能源电池用镍钴锰酸锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将钴盐晶体配制成浓度为0.5-2mol/l的钴溶液，将氢氧化锂配制成浓度为4-8mol/l的氢氧化锂溶液，将高锰酸盐配制成浓度为0.5-2mol/l的高锰酸盐溶液，将镍盐晶体和锰盐晶体混合配制成浓度均为0.5-2mol/l的镍锰溶液；

（2）将钴溶液、氢氧化锂溶液、高锰酸盐溶液混合加入，在温度为20-100℃下搅拌反应0.5-5小时制成浆料，至溶液中的二价钴含量低于0.5g/l停止反应，加入的钴、锂与高锰酸盐的摩尔比为1:3-6:0.5-1.5；

（3）将镍锰溶液与氢氧化锂溶液混合，在温度为20-100℃下搅拌反应0.2-2小时制成浆料，加入的镍、锰与锂的摩尔比为1:0.125-1:4-12；

（4）将步骤（2）和步骤（3）的浆料混合，搅拌乳化0.5-3小时，然后将乳化料放入高压釜内，然后在150-300℃反应5-15小时，浆料中镍、钴、锰、锂与高锰酸盐的摩尔比为1:0.125-1:0.125-1：4-12:0.06-1.5；

（5）高压反应完毕后过滤、洗涤、烘干后，将物料放入烧结炉内进行高温烧结，在800-1200℃烧结8-16小时，然后经过破碎、混料、筛分、除铁得到镍钴锰酸锂正极材料。

进一步的，所述的步骤1中钴盐为硫酸钴、硝酸钴、醋酸钴、氯化钴中的至少一种，高锰酸盐为高锰酸钾、高猛酸钠、高锰酸中的至少一种，镍盐为硫酸镍、硝酸镍、醋酸镍、氯化镍中的至少一种，锰盐为硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氯化锰中的至少一种。

进一步的，所述的步骤2和步骤3中搅拌转速均为50-500r/min。

进一步的，所述的步骤4中搅拌乳化温度为10-80℃，乳化的搅拌转速为500-1200r/min，在高压釜内的反应压力为0.1-0.5mpa,搅拌转速为50-500r/min。

进一步的，所述的步骤5中洗涤过程中洗涤水pH在7-9时洗涤结束，烘干至水分含量低于1wt%,烧结过程中通入氧气或者压缩空气使得烧结炉内的气氛为氧化气氛，氧化气氛中氧气的浓度≥10%vol，筛分为过200-400目筛。