[发明专利]一种球形度高且表面致密低杂质的镍钴锰三元材料前驱体及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种球形度高且表面致密低杂质的高镍系镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)称取可溶性镍源、钴源和锰源化合物，并将镍源、钴源和锰源化合物溶解在去离子水中配制成一定浓度的溶液；

2)在反应体系温度控制在62～78℃下，将配制好的溶液与络合剂混合均匀后与沉淀剂、铵盐溶液并流进入反应釜中进行反应；所用铵盐溶液中含有正己烷、甲苯、乙苯和正戊烷中的一种或多种，且铵盐溶液中有机物的总含量为所加入铵盐溶液总质量的0.01～1％；

3)将反应所得镍钴锰三元材料前驱体料浆经水洗、再浆、再水洗，最后经喷雾干燥，即得到球形度高且表面密实、极低杂质含量的镍钴锰三元材料前驱体产品，其中再浆过程中加入一定量的碱溶液；所得前驱体产品为规则的表面致密的球形结构，且前驱体中S的含量为0.010～0.020wt％、Na的含量不大于100ppm。

2.根据权利要求1所述的一种球形度高且表面致密低杂质的高镍系镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：所述前驱体颗粒的粒度D50为10～15μm，振实密度不小于2.2g/cm³。

3.根据权利要求1所述的一种球形度高且表面致密低杂质的高镍系镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的再浆过程中所加碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锌中的一种或多种，碱溶液的摩尔浓度为4～5.8mol/L，且加入的碱性化合物的量为样品质量的1％～5％。

4.根据权利要求3所述的一种球形度高且表面致密低杂质的高镍系镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：所述再浆溶液的固含量为20％～30％，再浆时间为1h～2h。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种球形度高且表面致密低杂质的高镍系镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中将反应釜中的pH值控制在9～12，待反应体系pH值稳定后，继续反应6～12h；所述的络合剂为浓氨水，络合剂的用量按溶液中镍、钴、锰金属离子摩尔之和与NH₄⁺的摩尔数之比为1.0～2.0进行添加；所述的沉淀剂为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锌中的一种或多种，沉淀剂的浓度为3～6mol/L；所述的铵盐为硝酸铵、硫酸铵、氯化铵和磷酸铵中的一种或多种，且铵盐溶液的NH₄⁺浓度为2～5mol/L。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种球形度高且表面致密低杂质的高镍系镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中可溶性镍源、钴源和锰源化合物按照摩尔比Ni/Co/Mn为60:20:20或80:10:10进行称量，去离子水、镍源、钴源和锰源的重量配比811型镍钴锰前驱体为100：(10～70)：(1～10)：(0.5～5)，622型镍钴锰前驱体为100：(5～50)：(2～20)：(1～10)；且步骤1)中所得溶液811型镍钴锰前驱体中镍的浓度为20～145g/L，钴的浓度为2.5～20g/L，锰的浓度为2～20g/L，622型镍钴锰前驱体中镍的浓度为15～110g/L，钴的浓度为5～35g/L，锰的浓度为5～35g/L。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的一种球形度高且表面致密低杂质的高镍系镍钴锰三元材料前驱体的制备方法，其特征在于：所述的可溶性镍源化合物为硫酸镍、二氯化镍和硝酸镍中的一种或多种，所述的可溶性钴源化合物为硝酸钴、硫酸钴、草酸钴和二氯化钴中的一种或多种，所述的可溶性锰源化合物为硝酸锰、硫酸锰、和氯化锰中的一种或多种。

8.一种采用权利要求1-7中任一项所述的方法制备得到的高镍系镍钴锰三元材料前驱体的应用，其特征在于：将所得镍钴锰三元材料前驱体与锂化合物反应制备得到镍钴锰酸锂电池正极材料或者将得到的镍钴锰酸锂正极材料应用于电池中。