[发明专利]一种粒度呈单峰宽分布的镍钴锰氢氧化物的制备方法

说明书

本发明涉及一种粒度呈单峰宽分布的镍钴锰氢氧化物的制备方法，包括依次相连的反应釜、溢流管、储存槽、浆料泵、浓缩机、母液池、阀V1、阀V2、阀V3、阀V4；该方法解决了目前前驱体压实密度低、颗粒易破碎等问题，制备得到的前驱体颗粒具有较宽的粒度分布，进一步提升了整体的压实密度，在合成过程中，采用逐级提高氨浓度等工艺参数，使得后续产生的大粒径颗粒的一次晶粒具有从内到外逐渐致密的特点，解决了大颗粒易破碎的难题，用以改善后续合成镍钴锰基氧化物正极材料的体积比容量、循环和倍率性能差的问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料前驱体技术领域，特别是一种粒度呈单峰宽分布的镍钴锰氢氧化物的制备方法。

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，步骤较为繁琐。

中国专利CN105731553A公开了一种晶簇状三元正极材料前驱体及其制备方法，专利中采用间歇合成法，改进了三元前驱体的沉淀条件，得到的前驱体为球形结构，但粒度分布过窄，不利于提高正极材料的压实密度。

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。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。

发明内容

本发明针对目前前驱体压实密度低、颗粒易破碎等问题，提供一种粒度呈单峰宽分布的镍钴锰氢氧化物的制备方法，该方法制备得到的前驱体颗粒具有较宽的粒度分布，进一步提升了整体的压实密度，在合成过程中，采用逐级提高氨浓度等工艺参数，使得后续产生的大粒径颗粒的一次晶粒具有从内到外逐渐致密的特点，解决了大颗粒易破碎的难题。

本发明所采用的技术方案是：一种粒度呈单峰宽分布的镍钴锰氢氧化物的制备方法，包括依次相连的反应釜、溢流管、储存槽、浆料泵、浓缩机、母液池、阀V1、阀V2、阀V3、阀V4；反应釜上部设有溢流口，通过溢流管与储存槽相接，储存槽底部设有出料口；浆料泵进口通过阀V1、阀V4分别与反应釜顶部、储存槽顶部相接，浆料泵出口与浓缩机进口相接，浓缩机清液出口与母液池相接，浓缩机物料出口通过阀V2、阀V3分别与反应釜顶部、储存槽顶部相接，步骤如下：

步骤1，按照所需镍钴锰氢氧化物中镍、钴、锰元素的摩尔比例，选用镍、钴、锰可溶性盐为原料；

步骤2，将步骤1中选用的镍、钴、锰可溶性盐与纯水配制成金属离子总浓度为1.2～2.7mol/L的混合盐溶液；

步骤3，配制浓度为3.0～12.0mol/L氢氧化钠溶液；

步骤4，配制浓度为1.0～12.0mol/L的氨水作为络合剂；

步骤5，打开反应釜夹套进水及回水，启动反应釜搅拌，并向反应釜中通入保护气，保护气为氮气和氧气的混合；

步骤6，向反应釜中加入纯水至漫过底层搅拌桨，再加入步骤3配制的氢氧化钠溶液和步骤4配制的氨水，形成反应开机的底液；

步骤7，将步骤2配制的混合金属盐溶液、步骤3配制的氢氧化钠溶液和步骤4配制的氨水并流加入反应釜中进行反应，控制反应温度、pH、氨浓度、搅拌转速、保护气中的氧含量；