[发明专利]一种复合型包覆掺杂的镍钴锰前驱体材料制备方法

说明书

本发明涉及一种复合型包覆掺杂的镍钴锰前驱体材料制备方法，包括：配置盐溶液I和掺杂的镍钴锰盐溶液II；配置氢氧化钠溶液和氨水；向密封反应釜中加入纯水，开搅拌，升温至40‑70℃，通惰性气体氮气保护；再向密封反应釜中加入氢氧化钠溶液和氨水；先将镍钴锰盐溶液I、氢氧化钠溶液和氨水并流加入反应釜，产生沉淀；反应至总反应时间的2/3时更换镍钴锰盐溶液II、氢氧化钠溶液和氨水并流加入反应釜继续反应，产生沉淀；反应结束后，将产生的沉淀进行洗涤；将洗涤后的产品进行烘干,制作出前驱体材料。本发明解决了现有技术掺杂工艺复杂，掺杂元素种类少、以及掺杂效果差导致的电化学性能不理想的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池三元正极材料的前驱体制备，具体地说是一种复合型掺杂的镍钴锰前驱体材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源，具有循环寿命长、功率密度高、能量密度高、电压平台高等优点，被广泛用于移动电话、手提电脑等电子产品及电动汽车等领域。正极材料的性能是决定锂离子电池性能的关键因素。目前商业化的正极材料包括具有层状结构的LiCoO2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNi1-x-yCoxMnyO2，具有橄榄石结构的LiFePO4及具有尖晶石结构的LiMn2O4等正极材料。掺杂稀土元素是改善正极材料电化学性能的重要手段之一，掺杂稀土元素可以使前驱体结晶更完整、颗粒更均匀及晶体结构排列更稳定。本发明可以改善镍钴锰掺杂元素原子级混合且分布均匀、结晶度好和粒度大小可控的球形复合型镍钴锰掺杂的前驱体，且明显提高了材料的容量、循环性能及倍率性能。

目前，锂离子电池正极材料的掺杂方法多采用固相法、水热法。利用固相法难以制备出理想形貌及振实密度的锂离子电池正极材料；利用水热法对前驱体进行稀土元素掺杂，由于水热法对掺杂稀土具有的选择性，因而对于许多掺杂稀土元素都不适用；使掺杂稀土元素从颗粒表面扩散至约5～10微米的颗粒内部较难，掺杂效果较差导致电化学性能不理想。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的掺杂工艺复杂，掺杂元素种类少、以及掺杂效果差导致的电化学性能不理想的问题，而提供了一种共沉淀法包覆掺杂的前驱体的制备方法。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种复合型包覆掺杂的镍钴锰前驱体材料的料制备方法，包括步骤：

1)配置浓度为1.5-3M的镍钴锰盐溶液I和配置浓度为1.5-3M掺杂稀土元素的镍钴锰盐溶液II；配置浓度为6-10M的氢氧化钠溶液，配置浓度为8-11wt％的氨水；

2)向密封反应釜中加入纯水，开搅拌，升温至40-70℃，通惰性气体氮气保护；

3)随后再向密封反应釜中加入步骤1)的氢氧化钠溶液和氨水，调节氨浓度为1-13g/L、pH值为9.5-13.0；

4)将镍钴锰盐溶液I、氢氧化钠溶液和氨水并流加入密封反应釜，打开搅拌，并维持pH值为9.5-13.5，氨浓度为1-13g/L，稳定得到镍钴锰氢氧化物沉淀，反应至总反应时间的2/3时更换为镍钴锰盐溶液II、氢氧化钠溶液和氨水并流加入密封反应釜，并维持pH值为9.5-13.0，氨浓度为1-13g/L，得到镍钴锰氢氧化物沉淀，待反应达到设计的总反应时间停止反应；

5)反应结束后所产生的镍钴锰氢氧化物沉淀用氢氧化钠溶液浸泡0.3-2小时，再用纯水冲洗；

6)对洗涤后的镍钴锰氢氧化物滤饼进行干燥，干燥温度控制在100-110℃，并控制料层厚度为2.5-3厘米，烘干时间为10-18小时，烘干后即得复合型包覆掺杂镍钴锰前驱体材料。