[发明专利]一种多孔镍钴锰复合氢氧化物及其制备方法和在锂离子正极材料中的应用

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料技术领域，特别涉及一种多孔镍钴锰复合氢氧化物及其制备方法和在锂离子正极材料中的应用，具体为作为锂离子电池正极材料前驱体在锂离子正极材料中的应用。

背景技术

具有层状结构的钴酸锂和镍钴锰酸锂、尖晶石结构的锰酸锂及橄榄石结构的磷酸铁锂是目前应用最多的锂离子电池正极材料。其中钴酸锂最先实现商用，但由于钴资源有限且价格昂贵，污染大，限制了其进一步的发展，尖晶石型LiMn₂O₄虽然资源丰富，但由于存在Jahn-Teller效应，其高温稳定性和容量较低，有待进一步提高，橄榄石结构的磷酸铁锂虽然安全性能优异，但其体积能量密度低和低温性能差，影响其应用；层状结构镍钴锰酸锂正极材料具有较高能量密度，展示出很好的应用前景，尤其随着动力汽车的快速发展，使其成为国内外重点研究的锂离子正极材料。

层状结构正极材料镍钴锰酸锂主要合成方法是将镍钴锰复合氢氧化物和碳酸锂或氢氧化锂经混合后进行高温固相反应而成。比如发明专利CN102810668A公布了一种锂离子电池镍钴锰三元复合正极材料及其前驱体的制备方法，其通过合成镍钴锰氢氧化物，再将氢氧化物与碳酸锂混合，经高温烧结得到镍钴锰酸锂。发明专利CN102810668A公布了一种锂离子电池镍钴锰三元复合正极材料及其前驱体的制备方法，为得到高活性的前驱体，其先将合成的镍钴锰氢氧化物氧化成镍钴锰羟基氧化物，再与碳酸锂混合烧结成镍钴锰酸锂。但由于所用镍钴锰氢氧化物反应活性低，难以与碳酸锂进行充分反应，所得镍钴锰酸锂正极材料性能难以满足要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种多孔镍钴锰复合氢氧化物的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的多孔镍钴锰复合氢氧化物。

本发明制备得到的多孔镍钴锰复合氢氧化物具有比表面积大的，反应活性活高等特点。

本发明再一目的在于提供上述多孔镍钴锰复合氢氧化物在锂离子正极材料中的应用。

本发明的多孔镍钴锰复合氢氧化物具有高比表面积，有较高的反应活性，有利于与碳酸锂进行充分反应，得到高性能的镍钴锰酸锂正极材料，具有广阔的市场前景。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种多孔镍钴锰复合氢氧化物的制备方法，包括以下步骤：

将镍盐、钴盐、锰盐水溶液、络合剂和沉淀剂混合，加入疏松剂，调节体系pH为10～12，加热搅拌反应，得到多孔镍钴锰复合氢氧化物沉淀；洗涤、干燥后，得到多孔镍钴锰复合氢氧化物。

所述的镍盐、钴盐、锰盐为本领域常规的可溶性镍盐、钴盐、锰盐等即可，如硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等。

所述镍盐、钴盐、锰盐水溶液中，镍元素、钴元素、锰元素的摩尔比优选为(2～3):1:(2～1)。

所述的疏松剂可为氧气、臭氧、空气、过氧化氢、氯气等，优选为氧气、臭氧和空气中的至少一种。

所用疏松剂的用量以体系中氧化电位为准，优选控制体系氧化电位为0.0～1.5V，更优选为0.3～0.7。

当所用疏松剂为气体时，优选控制流量为2～50L/min。

所述的络合剂为本领域常规的络合剂即可，如氨水等。

所用络合剂的用量优选为1～20g/L。

所述的沉淀剂为本领域常规的沉淀剂即可，如氢氧化钠等。

所用沉淀剂的量为本领域常规用量即可，优选与镍元素、钴元素、锰元素的总摩尔比为2:1。

所述调节体系pH可通过沉淀剂的加入量进行调节。

所述加热搅拌反应优选在100～300rpm转速40～80℃下反应20～200h。

所述洗涤优选使用50～80℃水进行洗涤。

所述干燥优选在100～150℃下进行。

所述干燥后产物可经200目标准筛进行筛分。

本发明方法通过加入疏松剂及控制体系的pH、氧化电位，制备得到具有内部空洞多、比表面积大、反应活性高等特点的多孔镍钴锰复合氢氧化物，其比表面积可为20～100m²/g，将其应用于锂离子正极材料中，具体为作为锂离子电池正极材料前驱体，有利于与碳酸锂进行充分反应，得到高性能的镍钴锰酸锂正极材料，表现出良好的电性能，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明合成工艺流程图。

图2～图4为多孔镍钴锰复合氢氧化物CP图。

具体实施方式