[发明专利]一种粒度多级分布的镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法

说明书

本发明提出了一种粒度多级分布的镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，属于电池材料技术领域。该方法通过调整反应过程中的参数，在前驱体长到一定尺寸时逐步提高pH，使反应釜中有小颗粒产生，实现人为造晶，随后逐步回调pH，使得大小颗粒一同生长。在粒度达到要求时，停止搅拌和进料，最终实现了“一釜”制备两种或多种尺寸的三元正极材料前驱体。本发明的技术方案具有成本低、效率高、更易于工业化生产的优势，并避免连续法过程中微粉的产生。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，特别涉及一种粒度多级分布的镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法。

背景技术

作为替代传统化石能源的新型绿色能源——锂离子电池，它具有能量密度高、能量效率高、无记忆效应、自放电率低等优点，已被广泛应用于电子产品、交通工具及航空航天等相关领域。但随着目前电动汽车的高速发展，人们对于锂离子电池的充放电比容量、循环寿命和稳定性的要求越来越高。镍钴锰三元锂离子电池的比能量、比功率大，并且在大倍率充电和耐低温性能等方面，三元锂电池也具有较大的优势。目前较多的是制备单一粒径或粒径分布相对较窄的镍钴锰酸锂材料，这些材料振实低，并且压实和容量倍率偏低，易破碎。大小颗粒混合的锂离子正极材料的开发则可以有效地解决上述问题，但目前主要是通过分步制备大颗粒、小颗粒，再混掺的方法实现。

申请号为CN201510570249.0的专利公开了一种混合锰酸锂材料的制备方法，包括以下步骤：(1)大颗粒锰酸锂材料的制备；(2)小颗粒锰酸锂材料的制备；(3)大小颗粒混合，即可得到混合的锰酸锂材料。它通过大小颗粒混掺技术制得高压实、高倍率的锰酸锂材料；但其需要分两步制备，工艺相对繁琐。并且锰酸锂能量密度低、循环性能差，一般需要表面修饰和掺杂才能有效改善其电化学性能。

申请号为CN201810752464.6的专利公开了一种高压实密度的正极材料的制作配方，包括以下质量比组分：1%聚偏氟乙烯粉末、1%碳纳米管粉末、1%导电炭黑粉末以及97%的811镍钴锰酸锂粉末，将上述粉末混入N-甲基吡咯烷酮溶剂，进行搅拌制成了正极材料的浆料。该发明的配方组成材料再加工冷压工艺后，原材中的大小颗粒混合可以有效增加材料的压实密度，并且提高克容量以及电池的循环性能。但其需要分别制备不同粒径大小的811镍钴锰酸锂粉末，还额外需要聚偏氟乙烯粉末等含氟试剂，不利于工业化大规模生产。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种粒度多级分布的镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法。

本发明的解决方案是这样实现的：

一种粒度多级分布的镍钴锰三元正极材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：

（1）配制镍钴锰金属盐溶液、沉淀剂溶液、氨水溶液和分散剂溶液；

（2）在反应釜中加入步骤（1）配制的沉淀剂溶液及氨水溶液，在搅拌状态下调节氨浓度以及pH值；

（3）在步骤（2）的基础上，向反应釜中同时加入镍钴锰金属盐溶液、沉淀剂溶液和氨水溶液，制备镍钴锰氢氧化物晶核；在搅拌状态下，调节氨浓度以及pH值，促使晶核生长，一次颗粒紧密堆积成二次颗粒；

（4）当反应浆料的粒径数值达到大颗粒目标中粒径数值的60%~80%后，停釜，抽取上清液提浓；反应釜升温，向反应釜中加入镍钴锰金属盐溶液、沉淀剂溶液、氨水溶液和分散剂溶液，逐步上调pH至有小颗粒产生；随后回调pH，大小颗粒共同生长；

（5）当反应浆料中，大颗粒的粒径尺寸达到要求后，停止反应，陈化，即得到大小颗粒混合的镍钴锰三元正极材料前驱体。