[发明专利]一种含Ti、Mg共掺杂的NCM811型前驱体制备方法

说明书

本发明公开一种含Ti、Mg共掺杂的高镍三元前驱体制备方法，包括：先将镍钴锰硫酸盐溶液混合，然后进行钛镁杂质掺杂并引入络合剂；掺杂后的混合料与氨液、碱液并流加入通有氮气的反应釜中进行共沉淀反应，反应釜中提前装有反应釜总体积40％‑55％氨液与碱液的混合溶液作为底液；反应釜中的温度控制在50‑55℃，PH值控制在11±0.5，待共沉淀反应生成的结晶颗粒度D50为10±1um后停止反应；将得到的半成品浆料进行洗涤、干燥、筛分、除铁后得到含有Ti、Mg共掺杂的高镍三元前驱体。本发明通过在镍钴锰混合溶液中直接引入金属掺杂元素并加入络合剂，使金属元素均匀分布在高粒度高镍三元前驱体中，制备出了含Ti、Mg共掺杂的高球形度、高振实的NCM811型前驱体。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料，具体涉及一种含Ti、Mg共掺杂的高 镍三元前驱体制备方法。

背景技术

锂离子二次电池已被广泛应用于相机、手机、笔记本电脑等电子设备 上。近年来，为了给电动汽车提供动力，对此类电池提出了更严格的要求， 包括更高的比容量、更长的循环寿命、更好的倍率性能和安全性能。锂离 子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液四个部分构成，其中锂离子电池 正极材料通常被认为是限制锂电池容量从而限制电动车行驶里程的主要原 因。

目前我国商业化的电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和 常规的镍钴锰酸锂三元材料，但是均不能满足锂离子电池较高的能量要求， 而高镍三元正极材料(x0.8)的Li(Ni_xCo_yMn_1-x-y)O₂具有较高的比容量而 满足锂离子电池的高能量需求。但是高镍三元材料充放电过程中，由于Ni²⁺离子半径与Li+离子相近，部分低价Ni²⁺迁移到Li⁺的位 置导致阳离子混排，阻碍了锂离子的脱嵌过程，进而影响了三元前驱体的 稳定性以及电导率。另一方面，现有制备方法制得的高镍三元前驱体普遍 存在球形度不足，振实密度低、均匀性差等问题。

发明内容

为了解决上述提到的问题，本发明提供了一种含Ti、Mg共掺杂的高镍 三元前驱体材料，以及制备方法，本发明制备的高镍三元前驱体有着高球 形度，高结晶度，高致密度，均匀性好等优点。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种含Ti、Mg共掺杂的NCM811型前驱体制备方法，包括以下步骤：

1)将镍盐、钴盐、锰盐、钛盐、镁盐与络合剂进行混合，配制成含有 钛镁共掺杂的镍钴锰三元溶液；

2)将步骤1)制得的混合溶液与碱液和氨液通入含有底液且通有氮气 或惰性气体的反应釜中进行共沉淀反应，反应过程中pH值控制在 10.5-11.5；

3)待共沉淀反应生成的结晶颗粒长大至D50:10±1um后停止反应，将 制得的浆料进行过滤、洗涤、干燥、得到含有Ti、Mg共掺杂的高球形度、 高振实的高镍三元前驱体。

作为优选的，步骤1)中镍、钴、锰金属离子总浓度为1.8mol-2mol/L， 镍、钴、锰金属离子的摩尔比为8:1:1。

作为优选的，所述镍盐、钴盐、锰盐分别选用NiSO₄、CoSO₄、MnSO₄。

作为优选的，步骤1)中镁盐的掺入量为镍、钴、锰元素总质量的 0.01％-0.5％，钛盐的掺入量为镍、钴、锰元素总质量的0.01％-0.5％。

作为优选的，所述镁盐为硫酸镁、氯化镁、硝酸镁中的任意一种或多 种组合，所述钛盐为硫酸氧钛、三氯化钛、四氯化钛、四碘化钛、四溴化 钛、草酸钛钾中的任意一种或多种组合。