[发明专利]一种不同粒度窄分布三元前驱体及其制备方法

说明书

本发明公开一种不同粒度窄分布三元前驱体及其制备方法，采用络合控制结晶共沉淀法，在第一反应釜中通过造核、生长、在不断提高的固液比环境下成核，镍钴锰可溶盐水溶液与氢氧化钠水溶液在氨的络合下进行共沉淀反应，制备出窄分布的晶核，再将第一反应釜中部分小粒径镍钴锰氢氧化物转移到第二反应釜中提高固液比生长到中等粒径，再从第二反应釜中转移部分物料到第三反应釜中提高固液比继续长大到所需大粒径。不仅能同时得到三种不同粒径、元素分布均匀、球形度好、粒度分布窄、振实密度高的镍钴锰氢氧化物前驱体，而且由于第二反应釜与第三反应釜中的物料本身粒度较大，再生长的时候可以一定程度提高进料速度，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种不同粒度窄分布三元前驱体及其制备方法。

背景技术

锂离子动力电池作为一种新型绿色二次电池，具有工作电压高、体积小、重量轻、能量高、毒性相对较低等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、小型摄像机、数码相机等便携式电子设备中，并向电动汽车、卫星及航天等领域拓展空间。正极材料是制约锂离子电池向高能高密度方向发展的重要因素，但其成本较高。三元材料因能量密度高，成本相对较低，循环性能优异，被认为是最有潜力的正极材料之一。

现有技术制备镍钴锰氢氧化物一般采用直接沉淀法、溶胶凝胶法或采用使用了络合剂和表面活性剂的共沉淀法。直接沉淀法是让镍钴锰可溶盐水溶液与氢氧化钠水溶液直接反应，生成细小的絮状的镍钴锰氢氧化物沉淀物，经压滤、洗涤、烘干、破碎等工序操作后，得到镍钴锰氢氧化物。此工艺得到的产品镍钴锰三种元素不能均匀分布，颗粒尺寸不均匀、颗粒形貌差、振实密度低。凝胶溶胶法虽然能够得到镍钴锰分布均匀的氢氧化物沉淀，但颗粒依然形貌差、振实密度低，且生产成本较高。使用了络合剂和表面活性的共沉淀法是指：在氨的络合下，镍钴锰可溶盐水溶液与氢氧化钠水溶液用控制的进行沉淀反应，在表面活性剂聚乙烯醇、聚乙二醇等作用下，得到镍钴锰氢氧化物，采用此法制备的镍钴锰元素分布均匀，各三种颗粒尺寸均匀，颗粒粒径可控，颗粒类球形，颗粒表面依然疏松、振实密度偏低。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种不同粒度窄分布三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，配置一定浓度的镍钴锰可溶盐水溶液、碱溶液与氨水溶液；

步骤S2，向第一反应釜中加入第一母液，所述第一母液由所述氨水溶液与所述碱溶液组成，加入所述第一母液后通入氮气，开启搅拌，搅拌过程中将第一反应液并流加入到所述第一反应釜中，所述第一反应液由所述镍钴锰可溶盐水溶液与所述碱溶液构成，反应生成前驱体微细晶核；

步骤S3，生成前驱体微细晶核后，搅拌状态下将第二反应液并流加入到所述第一反应釜中，所述第二反应液由所述镍钴锰可溶盐水溶液、所述碱溶液与所述氨水溶液构成，反应生成第一前驱体；

步骤S4，向第二反应釜中加入第二母液，所述第二母液由所述氨水溶液与所述碱溶液组成，加入所述第二母液后通入氮气，开启搅拌，搅拌过程中将部分所述第一前驱体加入到所述第二反应釜中作为所述第二反应釜内的晶种，再将第三反应液并流加入到所述第二反应釜中，所述第三反应液由所述镍钴锰可溶盐水溶液、所述碱溶液与所述氨水溶液构成，反应生成第二前驱体；

步骤S5，向第三反应釜中加入第三母液，所述第三母液由所述氨水溶液与所述碱溶液组成，加入所述第三母液后通入氮气，开启搅拌，搅拌过程中将部分所述第二前驱体加入到所述第三反应釜中作为所述第三反应釜内的晶种，再将第四反应液并流加入到所述第三反应釜中，所述第四反应液由所述镍钴锰可溶盐水溶液、所述碱溶液与所述氨水溶液构成，反应生成第三前驱体；

步骤S6，分别将所述第一前驱体、所述第二前驱体与所述第三前驱体依次进行洗涤，脱水，烘干，过筛，最后密封保存。