[发明专利]一种降低镍钴锰三元正极材料前驱体硫含量的方法

说明书

本发明公开了一种降低镍钴锰正极材料前驱体硫含量的方法，包括如下步骤：(1)制备前驱体浆料：将镍钴锰金属混合溶液与络合剂、沉淀剂混合，反应，得到前驱体浆料；(2)洗涤：将前驱体浆料陈化，压滤，再洗涤；(3)碱浸：将洗涤后的前驱体浆料通入碱液中浸泡；(4)水洗：将碱浸后的前驱体浆料通入水中洗涤，干燥，筛分，除磁，即得硫含量≤600ppm的镍钴锰三元正极材料前驱体。本发明采用了多段洗涤和碱液浸泡相结合的方式去除NCM前驱体中的SO₄^2‑，多段洗涤能更有效地去除前驱体颗粒表面的SO₄^2‑，碱液浸泡的方式则能让前驱体颗粒包裹的硫酸铵复盐结晶有充分的时间溶解去除。

技术领域

本发明属于电池材料领域，具体涉及一种降低镍钴锰三元正极材料前驱体硫含量的方法。

背景技术

随着新能源汽车的蓬勃发展，对锂离子动力电池的续航里程、充电速率和安全性的要求越来越高，正极材料作为锂离子电池中最关键的部件，很大程度上决定了锂离子电池的能量密度。磷酸铁锂作为常用的传统动力电池正极材料，具有良好的安全性能、耐过充性能和循环稳定性，但是由于其比容量低、倍率性能差的缺点，正在逐步被镍钴锰三元正极材料(NCM)取代。

目前，绝大多数厂家都采用NCM前驱体和锂源混合烧结的方式来制备NCM材料，NCM前驱体的形貌、振实密度、比表面积、杂质含量和粒度等参数直接影响到NCM材料的电化学性能，因此合成质量优异的前驱体是制备高性能NCM正极材料的关键。在工业生产中，常常采用共沉淀法合成NCM前驱体，首先将镍钴锰的硫酸盐溶液、络合剂氨水和沉淀剂氢氧化钠溶液在反应釜中混合，通过沉淀反应得到前驱体浆料，然后通过过滤洗涤、干燥混批、筛分包装等工序得到前驱体成品。该种方法不可避免的会在前驱体颗粒表面和内部引入SO₄^2-杂质，SO₄^2-会在煅烧过程中进入NCM中，进而影响到NCM 的结构稳定性、结晶度和晶胞参数，煅烧过程产生的SO₂还会腐蚀生产设备。常用的碱液洗涤仅能除去前驱体颗粒表面的SO₄^2-，对前驱体颗粒内部的SO₄^2-去除效果不佳。

因此开发一种能有效降低NCM前驱体硫含量的方法对推动正极材料的发展具有积极意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低镍钴锰正极材料前驱体硫含量的方法，该方法可去除前驱体颗粒内部的SO₄^2-，碱液可以回收到洗减槽中再次利用，能大幅减少碱液的用量，不仅有助于减少生产成本，而且还能减少对环境的污染。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种降低镍钴锰正极材料前驱体硫含量的方法，包括如下步骤：

(1)制备前驱体浆料：将镍钴锰金属混合溶液与络合剂、沉淀剂混合，反应，得到前驱体浆料；

(2)洗涤：将前驱体浆料陈化，压滤，再洗涤；

(3)碱浸：将洗涤后的前驱体浆料通入碱液中浸泡；

(4)水洗：将碱浸后的前驱体浆料通入水中洗涤，干燥，筛分，除磁，即得硫含量≤600ppm的镍钴锰三元正极材料前驱体。

优选地，步骤(1)中所述镍钴锰金属混合溶液的镍含量为46-80g/L、钴含量为10-20g/L、锰含量为5-30g/L。

优选地，步骤(1)中所述搅拌速度为200-300r/min。

优选地，步骤(1)中所述反应的保护气体为高纯氮气、氦气、氖其、氩气或氪气中的一种。