[发明专利]一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法

权利要求书

1.一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法，其特征在于，采用镍盐、钴盐、铝盐和锂盐作为原料，碳气凝胶微球作为模板，尿素-甲醛预聚物作为隔离膜添加剂，采用隔离膜添加剂将电极材料包裹隔离，控制每个微球中的成分均匀分布，具体制备步骤如下：

（1）在碱性条件下制备尿素－甲醛预聚物；

（2）按照摩尔比称取0.8份镍盐，0.12-0.18份钴盐，0.02-0.08份铝盐和1.02-1.05份锂盐，0.1-0.33份柠檬酸、12-28份碳气凝胶微球、5-10份所述尿素－甲醛预聚物、15-20份pH=2.5的酸性溶液；

（3）将所述镍盐和钴盐分别加入适量去离子水中，再将配制得到的镍盐盐溶液和钴盐盐溶液混合均匀，得到镍钴混合盐溶液；

（4）将所述铝盐溶于适量去离子水中，得到铝盐溶液，再将所述柠檬酸和碳气凝胶微球加入所述铝盐溶液中，采用适量碱性溶液调节pH值为8.2-10.5之间，在高速搅拌下得到碳气凝胶/铝离子分散液；

（5）在高速搅拌条件下，将所述镍钴混合盐溶液、碳气凝胶/铝离子分散液和尿素－甲醛预聚物三者混合，得到球形颗粒沉淀，再加入所述酸性溶液，控制聚合温度为45-53℃，使所述尿素－甲醛预聚物聚合，形成高分子壳层分离微球颗粒，再经过过滤得到固体产物，再经过洗涤、干燥和过筛后，得到镍钴铝前驱体材料；

（6）将所述镍钴铝前驱体材料与所述锂盐混合，在700-800℃下烧结3-5h，自然冷却至室温，得到粒径分布在1-5μm的窄粒径高镍三元电极材料LiNi_0.8Co_0.2-xAl_xO₂ (0＜x＜0.2）。

2.根据权利要求1所述的一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法，其特征在于，所述尿素－甲醛预聚物的制备方法为：称取2质量份尿素和2质量份甲醛，分别溶于适量去离子水中，再加入0.01-0.03质量份NaOH水溶液，快速升温，15分钟后，温度到达88-92℃，保温反应10分钟，得到尿素－甲醛预聚物。

3.根据权利要求2所述的一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法，其特征在于，所述NaOH水溶液的pH值为9.2-9.8。

4.根据权利要求1所述的一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法，其特征在于，所述镍盐为氯化镍、碳酸镍、硝酸镍、氢氧化镍、溴化镍、氟化镍中的一种，所述钴盐为氯化钴、碳酸钴、硝酸钴、钴酸钠、溴化钴、氟化钴中的一种，所述铝盐为氯化铝、碳酸铝、硝酸铝、铝酸钠、溴化铝、氟化铝中的一种，所述锂盐为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法，其特征在于，所述碳气凝胶微球的粒径为20-70微米，孔径为0.1-8微米。

6.根据权利要求1所述的一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法，其特征在于，所述酸性溶液为磷酸溶液、盐酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液中的一种，碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法，其特征在于，所述镍盐溶液的浓度为0.08-0.24mol/L，钴盐溶液的浓度为0.01-0.03mol/L，所述铝盐溶液的浓度为0.1-0.3mol/L。

8.根据权利要求1所述的一种低成本制备窄粒径高镍三元锂电池电极材料的方法，其特征在于，所述高速搅拌速度为200-800rpm。