本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池作為新一代環(huán)保電池，已成為電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一，市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池能量密度的要求也越來(lái)越高。正極材料是制約鋰離子電池能量密度提升的關(guān)鍵因素，因此具有放電比容量高、低溫和倍率性能好的三元正極材料得到了市場(chǎng)的重視，尤其是鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料，對(duì)電池容量、質(zhì)量能量密度、體積能量密度方面都有較大的提高。三元正極材料的各項(xiàng)物理化學(xué)和電化學(xué)性能與前驅(qū)體有關(guān)，因而提高前驅(qū)體質(zhì)量對(duì)于提高鎳鈷鋁酸鋰正極材料的各項(xiàng)物理和電化學(xué)性能，例如，碾壓密度、倍率放電性能、循環(huán)穩(wěn)定性能等起到至關(guān)重要的影響。

目前，鎳鈷鋁酸鋰的前驅(qū)體通常采用控制結(jié)晶法制備，然而該方法無(wú)法保證鎳、鈷和鋁三種元素的混合均勻度，制得的前驅(qū)體性能不穩(wěn)定。鑒于此，實(shí)有必要提供一種鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體的制備方法以克服以上缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法，能夠有效的制備出性能穩(wěn)定良好的鋰離子電池三元正極材料前驅(qū)體。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法，包括以下步驟：

1)按照摩爾比為Ni：Co：Al＝(0.6-0.9)：(0.05-0.3)：(0.01-0.1)的比例將鎳鹽溶液、鈷鹽溶液及鋁鹽溶液混合形成第一混合溶液；

2)將所述第一混合溶液加入到氨水中，攪拌均勻后采用堿性溶液調(diào)節(jié)pH值形成pH≥12的第二混合溶液；

3)向所述第二混合溶液中加入適量的添加劑，攪拌均勻后靜置陳化10-24h形成前驅(qū)體膠體；

4)將所述前驅(qū)體膠體先用蒸餾水洗滌，再用醇類液體洗滌，然后離心濃縮得到前驅(qū)體凝膠；

5)將所述前驅(qū)體凝膠在200-300℃下干燥4-8h，然后在1100-1600℃下煅燒3-6h即可獲得前驅(qū)體粉體。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鎳鹽為可溶性鎳鹽；所述鈷鹽為可溶性鋁鹽；所述鋁鹽為可溶性鋁鹽。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳、堿式碳酸鎳及醋酸鎳中的至少一種；所述鈷鹽為硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷及草酸鈷中的至少一種；所述鋁鹽為硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁及其水合物中的至少一種。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％-25％。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述堿性溶液為NaOH溶液、Na₂CO₃或者NH₄HCO₃溶液。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟2)與步驟3)中，攪拌時(shí)轉(zhuǎn)速大于4000r/min。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述添加劑的加入量相對(duì)于所述第二混合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-0.05％。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述添加劑為氟化銨、尿素及硫脲中的至少一種。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述醇類為乙醇、正丁醇、正丙醇、乙二醇、異丁醇中的至少一種。

本發(fā)明提供的鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法采用反相沉淀的方法，有效解決了Ni²⁺、Co²⁺及Al³⁺沉淀不均勻的問(wèn)題；通過(guò)使用添加劑控制結(jié)晶的顆粒度，使前驅(qū)體膠體熱處理后的前驅(qū)體粉體不需要進(jìn)行研磨處理即可達(dá)到納米級(jí)，能夠有效保障產(chǎn)品質(zhì)量；此外，該方法工藝簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本發(fā)明提供的鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法的流程框圖。

圖2為圖1所示的鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法由實(shí)施例1獲得的鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體的SEM圖。

圖3為圖1所示的鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法由實(shí)施例2獲得的鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體的SEM圖。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。

請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明提供一種鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法，包括以下步驟：

1)按照摩爾比為Ni：Co：Al＝(0.6-0.9)：(0.05-0.3)：(0.01-0.1)的比例將鎳鹽溶液、鈷鹽溶液及鋁鹽溶液混合形成第一混合溶液；

2)將所述第一混合溶液加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％-25％的氨水中，攪拌均勻后采用堿性溶液調(diào)節(jié)pH值形成pH≥12的第二混合溶液；

3)向所述第二混合溶液中加入適量的添加劑，攪拌均勻后靜置陳化10-24h形成前驅(qū)體膠體；

4)將所述前驅(qū)體膠體先用蒸餾水洗滌，再用醇類液體洗滌，然后離心濃縮得到前驅(qū)體凝膠；

5)將所述前驅(qū)體凝膠在200-300℃下干燥4-8h，然后在1100-1600℃下煅燒3-6h即可獲得前驅(qū)體粉體。

具體地，所述鎳鹽為可溶性鎳鹽，可以是硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳、堿式碳酸鎳及醋酸鎳中的至少一種；所述鈷鹽為可溶性鋁鹽，可以是硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷及草酸鈷中的至少一種；所述鋁鹽為可溶性鋁鹽，可以是硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁及其水合物中的至少一種。所述堿性溶液為NaOH溶液、Na₂CO₃或者NH₄HCO₃溶液。所述添加劑為氟化銨、尿素及硫脲中的至少一種且所述添加劑的加入量相對(duì)于所述第二混合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01-0.05％。所述醇類為乙醇、正丁醇、正丙醇、乙二醇、異丁醇中的至少一種。進(jìn)一步地，步驟2)與步驟3)中，攪拌采用高速攪拌或強(qiáng)力攪拌，攪拌時(shí)轉(zhuǎn)速大于4000r/min。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，將等體積的濃度分別為0.9mol/L、0.3mol/L及0.1mol/L的氯化鎳溶液、氯化鈷溶液及氯化鋁溶液混合形成第一混合溶液；將所述第一混合溶液加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25％的氨水中，以4500r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌均勻后采用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值形成pH＝12的第二混合溶液；向所述第二混合溶液中加入適量的添加劑，其中，所述添加劑的加入量相對(duì)于所述第二混合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％，然后以4500r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌均勻后靜置陳化24h形成前驅(qū)體膠體；將所述前驅(qū)體膠體依次用蒸餾水與無(wú)水乙醇洗滌，然后離心濃縮得到前驅(qū)體凝膠；將所述前驅(qū)體凝膠在300℃下干燥8h，然后在1600℃下煅燒6h即可獲得前驅(qū)體粉體。用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)獲得的上述前驅(qū)體粉體進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖2所示。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，將等體積的濃度分別為0.6mol/L、0.05mol/L及0.01mol/L的氯化鎳溶液、氯化鈷溶液及氯化鋁溶液混合形成第一混合溶液；將所述第一混合溶液加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的氨水中，以4500r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌均勻后采用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值形成pH＝12的第二混合溶液；向所述第二混合溶液中加入適量的添加劑，其中，所述添加劑的加入量相對(duì)于所述第二混合溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％，然后以4500r/min的轉(zhuǎn)速高速攪拌均勻后靜置陳化10h形成前驅(qū)體膠體；將所述前驅(qū)體膠體依次用蒸餾水與無(wú)水乙二醇洗滌，然后離心濃縮得到前驅(qū)體凝膠；將所述前驅(qū)體凝膠在200℃下干燥4h，然后在1100℃下煅燒3h即可獲得前驅(qū)體粉體。用掃描電子顯微鏡對(duì)獲得的上述前驅(qū)體粉體進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖3所示。

本發(fā)明提供的鎳鈷鋁酸鋰前驅(qū)體制備方法采用反相沉淀的方法，有效解決了Ni²⁺、Co²⁺及Al³⁺沉淀不均勻的問(wèn)題；通過(guò)使用添加劑控制結(jié)晶的顆粒度，使前驅(qū)體膠體熱處理后的前驅(qū)體粉體不需要進(jìn)行研磨處理即可達(dá)到納米級(jí)，能夠有效保障產(chǎn)品質(zhì)量；此外，該方法工藝簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所描述，因此對(duì)于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。