[发明专利]一种制备镍钴锰三元正极材料前驱体的方法

说明书

本发明公开了一种制备镍钴锰三元正极材料前驱体的方法，通过加入添加剂、抗氧化措施、PID控制程序严格控制反应pH的工艺改进来制备得到形貌、加工性能更佳的镍钴锰氢氧化物前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂。通过扫描电镜测试发现，本发明制备得到的前驱体颗粒均匀并且具有很好的球形形貌，有利于后续制备得到电化学性能更加优良的镍钴锰三元正极材料。

技术领域

本发明公开了一种镍钴锰氢氧化物前驱体材料制备方法，尤其涉及一种制备镍钴锰三元正极材料前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂的方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染的不断加剧，人们开始关注新能源材料的开发和应用。近年来，移动电子设备、电动汽车以及混合动力汽车的飞速发展促进了锂离子电池技术的突飞猛进。二次锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低和安全性能好等优点，吸引了当今世界科技和产业领域的广泛关注。

目前用于二次锂离子电池正极材料的主要有钴酸锂、锰酸粒、磷酸铁锂以及镍钴锰三元系。其中，钴酸锂LCO虽然具有高比容量，低自放电以及良好的循环性能等优点，但是高昂的成本限制了其在大容量电池中的应用。锰酸锂LMO倍率性能较好，具有较低的成本优势，但是循环性能不佳。磷酸铁锂的优势是具有较好的循环性能，但是振实密度低，加工性能差，电导率低也限制了其应用范围。然而，镍钴锰酸锂NMC因其成本低、安全性能好、可逆容量大、结构稳定等优点成为人们主要研究的一大热点，具有非常好的市场前景。

目前，制备镍钴锰酸锂NMC常用的方法是共沉淀-高温固相法，即先用共沉淀法制备得到镍钴锰前驱体，再与锂源烧结制得镍钴锰酸锂NMC。因此，通过共沉淀法制得的前驱体的形貌好坏直接影响镍钴锰酸锂NMC的电化学性能。但是，普通的共沉淀法在反应过程中会溶解有少量的氧、以及由于密封不严导致氧气进入反应釜而将部分钴锰氧化。另外，由于无法做到对pH的精准控制，制备得到的前驱体球形度不佳、结晶性差，严重影响了其后续的加工性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是通过改进现有技术的不足之处，提供一种制备镍钴锰三元正极材料前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂的方法，通过PID程序相对精准控制pH,以及采取有效措施来控制氧气的进入，氨水溶液浓度的控制，从而得到结晶性、形貌以及加工性能更优的前驱体。

本发明通过以下技术方案实现：

一种制备镍钴锰三元正极材料前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂的方法，包括以下步骤：

①原料溶液制备：

a. 制备溶液：按照Ni:Co:Mn=5:2:3的配比，配制硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的混合水溶液，搅拌均匀，混合水溶液的总浓度为1mol/L。加入添加剂，添加剂的摩尔数与镍、钴、锰总摩尔数比为0.05:1，得到混合溶液；

b. 制备溶液：配制浓度为2mol/L的氢氧化钠溶液；

c．制备溶液：配制浓度为0.3mol/L的氨水溶液；

②前驱体Ni_0.5Co_0.2Mn_0.3(OH)₂制备：