[发明专利]钪、钨掺杂的正极材料前驱体的制备方法

说明书

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种钪、钨掺杂的镍钴锰前驱体材料的制备方法。所述前驱体材料的化学式为Ni_xCo_yMn_zW_pSc_q(OH)₂，其中x、y、z、p、q为摩尔数，0.8≤x1，0y≤0.1，0z≤0.1，0p≤0.05，0q≤0.05，x+y+z=1。其制备方法包括下列步骤：镍钴锰金属盐溶液首先和沉淀剂、络合剂进行第一阶段的共沉淀反应，然后再加入钪和钨的掺杂浆料，进行第二阶段的共沉淀反应。本发明在前驱体材料掺杂了钪元素和钨元素，颗粒均匀，表面无裂纹，粒径为2～4.5μm，制备方法简单、生产成本低。

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，具体涉及一种钪、钨掺杂的正极材料前驱体的制备方法。

背景技术

目前，锂离子电池具有比能量高、循环寿命长等优点，是便携式电子产品和电动汽车电池的主要选择对象。但是正极材料的比容量较低，需承受补充负极的不可逆容量损失，成为了限制电池能量水平的重要因素。因此，正极材料的研究与改进是提升锂离子电池能量密度和稳定性的关键。通过控制前驱体的合成可以改善正极材料的电化学性能。但不成熟的材料生产工艺会增加其商业化的成本。由于设备及工艺条件限制，在共沉淀反应形核过程中通常会有微裂纹产生。微裂纹对正极材料的理化指标和电化学性能具有较大的负面影响。同时，前驱体的掺杂元素种类、掺杂元素含量等对正极材料的理化指标和电化学性能具有重要影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种钪、钨掺杂且无微裂纹产生的镍钴锰前驱体材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明提供一种钪、钨掺杂的镍钴锰前驱体材料的制备方法，所述前驱体材料的化学式为Ni_xCo_yMn_zW_pSc_q(OH)₂，其中x、y、z、p、q为摩尔数，0.6≤x1，0y≤0.2，0z≤0.2，0p≤0.1，0q≤0.05，x+y+z =1；具体制备方法包括以下步骤：

（1）配制镍钴锰金属盐溶液；配制碱溶液；配制络合剂溶液；将Sc₂O₃加入到乙醇中，得掺杂浆料A；将WO₃加入到氨水中，得掺杂浆料B；

（2）将镍钴锰金属盐溶液置于反应釜内，混合均匀，然后利用计量泵将碱溶液和络合剂溶液进料至反应釜内，调节pH值，进行第一阶段共沉淀反应，得混合浆料；在混合浆料中加入掺杂浆料A和掺杂浆料B，不断搅拌，进行第二阶段共沉淀反应，得固液混合物；

（3）过滤步骤（2）所述的固液混合物，所得固相经洗涤、干燥、过筛、除磁，即得钪、钨掺杂的镍钴锰前驱体材料。

进一步的，上述制备方法中，所述镍、钴、锰的金属盐为硫酸盐。

进一步的，上述制备方法中，所述碱溶液为NaOH溶液，所述络合剂溶液为NH₃·H₂O溶液。

进一步的，所述NaOH溶液的浓度为4～7 mol/L，所述NH₃•H₂O溶液的浓度为4～7mol/L。

在具体的制备过程中，根据前驱体材料中镍、钴、锰的摩尔比配制相应的镍钴锰金属盐溶液，镍钴锰金属盐溶液中金属离子的总浓度为70-120g/L；根据混合浆料的pH值调节碱液的进料速度。