[发明专利]一种高镍系三元正极前驱体的制备方法

说明书

本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及高镍系三元正极前驱体的制备方法。本发明提供的制备方法，包括：将可溶性钴盐、可溶性锰盐、可溶性镍盐和水混合，得到前驱体溶液；将沉淀剂溶液和络合剂溶液混合，得到沉淀剂和络合剂的混合液；将前驱体溶液以及沉淀剂和络合剂的混合液并流通入微通道反应器中，进行共沉淀反应，得到一次粒子；将一次粒子和水混合，得到浆料；将浆料进行喷雾造粒，得到高镍系三元正极前驱体；可溶性镍盐中的镍的物质的量占所述可溶性钴盐中的钴、可溶性锰盐中的锰和可溶性镍盐中的镍的总物质的量的百分比≥60％。所述高镍系三元正极前驱体一次颗粒形貌尺寸分布均一，元素分布均一，二次粒子球形度高。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，尤其涉及一种高镍系三元正极前驱体的制备方法。

背景技术

层状高镍系(Ni≥0.6)三元正极材料在动力电池领域具有很大的应用潜力，但还存在诸多问题有待克服，其中所述三元正极材料的前驱体的制备过程显得尤为关键。目前，三元正极材料的前驱体的制备主要采用氢氧化物共沉淀方法，在所述共沉淀反应体系中存在两个可逆反应平衡过程：一是金属阳离子和氨水的络合反应平衡；二是金属离子与碱溶液的沉淀反应平衡。核心工艺参数包括盐碱浓度、氨水浓度、反应液加入反应釜速率、反应温度、pH值、搅拌速度和固含量等，每种参数均会对前驱体的粒径、形貌和元素配比等造成影响。也就是说，在上述制备过程中pH值需保持在平衡点附近，再辅助络合剂络合过渡金属离子，最终达到体系中晶核数量的调控，并有利于最终形成性能较好的层状高镍系三元正极材料。

值得注意的是，传统的三元前驱体的制备过程制备得到的一次粒子往往尺寸分布不均一，且杂乱地团聚成二次颗粒，杂乱的堆叠使得循环过程中产生各向异性应力，易导致机械结构和电化学稳定性变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高镍系三元正极前驱体的制备方法，所述制备方法制备得到的高镍系三元正极前驱体一次粒子尺寸均一，分散均匀，元素分布均一，且由所述高镍系三元正极前驱体一次粒子制备得到的高镍系三元正极前驱体的球形度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高镍系三元正极前驱体的制备方法，包括以下步骤：

将可溶性钴盐、可溶性锰盐、可溶性镍盐和水混合，得到前驱体溶液；

将沉淀剂溶液和络合剂溶液混合，得到沉淀剂和络合剂的混合液；

将所述前驱体溶液以及所述沉淀剂和络合剂的混合液并流通入微通道反应器中，进行共沉淀反应，得到高镍系三元正极前驱体一次粒子；

将所述高镍系三元正极前驱体一次粒子和水混合，得到浆料；

将所述浆料进行喷雾造粒，得到所述高镍系三元正极前驱体；

所述可溶性镍盐中的镍的物质的量占所述可溶性钴盐中的钴、可溶性锰盐中的锰和可溶性镍盐中的镍的总物质的量的百分比≥60％。

所述可溶性镍盐中的镍的物质的量占所述可溶性钴盐中的钴、可溶性锰盐中的锰和可溶性镍盐中的镍的总物质的量的百分比≥60％。

优选的，所述前驱体溶液中可溶性钴盐、可溶性锰盐和可溶性镍盐的浓度独立为0.01～2mol/L。

优选的，所述沉淀剂和络合剂的混合液中沉淀剂的浓度为0.01～2mol/L；

所述沉淀剂和络合剂的混合液中络合剂的浓度为0.01～4mol/L。

优选的，所述沉淀剂和络合剂的混合液中的沉淀剂包括氢氧化钠和/或氢氧化钾；

所述沉淀剂和络合剂的混合液中的络合剂包括氨水、柠檬酸和乙二胺四乙酸二钠中的一种或几种；

当所述络合剂包括氨水时，所述沉淀剂和络合剂的混合液中络合剂的浓度以氨水中的氨计。