[发明专利]一种高镍小粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高镍小粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)在较多母液存在和高络合剂浓度的条件下，持续通入镍钴锰混合金属溶液、沉淀剂和络合剂成核，通过高速搅拌使晶核高度分散，进入晶核生长阶段；(2)反应开始至物料可沉，D50＝1.3～1.5μm时，从反应釜上部抽出反应釜有效体积1/6～1/3的料液，待此部分料液完全沉淀时，倒出上清液，将沉淀物返回反应釜中继续反应；(3)反复操作以此引入新的晶种并增加固含量，至D50＝3μm时停止反应。本发明采用成核结晶/引入新的晶种来制备镍钴锰氢氧化物，可避免人为打球，无需改造现有反应釜，操作简便，可扩大生产；制备的镍钴锰氢氧化物粒度分布均匀、集中、不团聚、振实密度高、球形度好。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种高镍小粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法。

背景技术

锂离子电池自1990年由日本Sony公司研首先研制成功后，因为其高电压、高容量的主要优点，循环寿命长、安全性能好的显著特点，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、国防技术和空间技术等方面，具有广阔的应用前景和潜在的巨大经济效益，迅速成为当前广为关注的研究热点。在锂离子材料的结构组合中，高镍正极材料由于具有高容量的优点受到了广泛重视，成为当前研究的重点，尤以高能量、高倍率及高安全性能的高镍正极小颗粒最为受到关注。

高镍正极小颗粒的制备关键在于小粒径镍钴锰氢氧化物前驱体的制备；需要前驱体球形度好、粒度分散均匀不团聚，振实密度高，以此为基体，方能制备出性能较好的高镍正极小颗粒材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种高镍小粒径镍钴锰氢氧化物及其制备方法。本发明在高氨水浓度和高转速的条件下，通过成核结晶/引入新的晶种和增加固含量，可避免人为打球；本发明制备方法无需改造现有反应釜，操作简便，可扩大生产；本发明制备出的高镍小粒径镍钴锰氢氧化物粒度分布均匀、集中、不团聚、振实密度高、球形度好；所述高镍小粒径镍钴锰氢氧化物D50＝1.5～3μm，粒度分布为1～10μm，振实密度为1.6～2.4g/cm3；由本发明高镍小粒径镍钴锰氢氧化物制备得到的锂离子电池正极材料容量高，振实密度高，粒度分布集中，单晶形貌良好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术手段为：

一种高镍小粒径镍钴锰氢氧化物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将镍钴锰可溶性盐按照氢氧化物中镍钴锰所需摩尔比例即按照通式Ni_1-x-yCo_xMn_y(OH)₂，其中0.09≤x≤0.12，0.03≤y≤0.05，配制成含Ni、Co、Mn三种离子的第一混合金属盐溶液；配制由沉淀剂组成的第二混合溶液；配制由络合剂组成的第三混合溶液；

(2)在搅拌条件下向反应釜中加入有效体积80％的纯水，通入步骤(1)所述第二混合溶液和第三混合溶液制成母液，并持续通入惰性气体作为保护；

(3)将步骤(1)所述第一混合金属盐溶液、第二混合溶液和第三混合溶液并流，持续不断的通入高速搅拌的反应釜中，在第二混合溶液和第三混合溶液的作用下进行共沉淀反应，晶核不断形成、长大；当粒度到1.3～1.5μm时继续进料，从反应釜上部抽出料液，待此部分料液沉淀后倒掉上清液，将沉淀物再倒回反应釜，之后当反应釜满时采取同样方法，以此引入新的晶种，增加固含量的同时减缓颗粒生长速率，可避免人为打球引起的小颗粒团聚等不良情况，当粒度D50达到2.5～3μm时停止进料，结束反应；

(4)将步骤(3)得到的反应产物依次进行陈化，将陈化后的浆料进行碱洗离心，然后干燥、粉碎、过筛、除铁后得到高镍小粒径镍钴锰氢氧化物。

上述技术方案中，反应过程中要不断的放料回料，以此引入新的晶种并增加固含量，可避免人为打球引起的小颗粒团聚等不良情况。