一種超大粒徑鎳鈷鋁氧化物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎳鈷鋁氧化物的制備方法，特別涉及一種超大粒徑鎳鈷鋁氧化物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳鈷鋁酸鋰(Li(NixCoyAlz)02)材料具有高克容量、高壓實密度、高循環(huán)和高安全性等優(yōu)點，可單獨作為鋰離子電池正極材料，也可與錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等適量混合使用作為鋰離子電池正極材料，特別是動力型鋰離子電池正極材料使用，具有在高倍率條件下的平均放電電壓高，倍率性能出色，還可在一定程度上提高電芯的能量密度等優(yōu)點，在鋰離子動力電池中應(yīng)用廣泛。
[0003]合成鎳鈷鋁酸鋰電池正極材料的方法主要包括:固相法、共沉淀法、包覆法、低熱固相法、絡(luò)合法、溶液-凝膠法。共沉淀法工藝相對簡單，材料容量高，電池制作壓實密度高，循環(huán)性能好，是目前合成鎳鈷鋁酸鋰電池正極材料相對較好的方法。鎳鈷鋁氧化物是鋰離子電池正極材料廠家制備鎳鈷鋁酸鋰的活性物質(zhì)前驅(qū)體。隨著動力鋰離子電池的發(fā)展，對高容量，高循環(huán)、高安全性的正極材料需求是必然趨勢，而優(yōu)異微觀結(jié)構(gòu)的大顆粒鎳鈷鋁氧化物，特別是超大顆粒鎳鈷鋁氧化物，由于其高鎳含量、大而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，再加上氧化鋁有效的結(jié)構(gòu)固化，使其合成的正極材料，可以實現(xiàn)高容量、高循環(huán)及高安全性能。因而大顆粒鎳鈷鋁氧化物，是高性能動力鋰離子電池對高能量密度、高循環(huán)性能的正極材料需求發(fā)展的一大趨勢。
[0004]在傳統(tǒng)制備過程中鎳鈷鋁氧化物受鋁摻雜的影響，粒徑較難長大，振實密度偏低，雜質(zhì)化較高；同時由于Ni占比的提高對穩(wěn)定工藝控制、大小顆粒粒度的穩(wěn)定性和品質(zhì)一致性的要求也大幅提尚；因而很難制備超大粒徑銀鉆招氧化物。所以生廣品質(zhì)優(yōu)良的超大粒徑鎳鈷鋁氧化物是電池材料行業(yè)急需解決的問題。
[0005]常規(guī)鎳鈷鋁氧化物的合成技術(shù)中制備的鎳鈷鋁氧化物粒徑一般較小，如由SUMITOMO METAL MINING公司申請的公開號為JP2011116608A的日本專利，公開了制備鎳鈷鋁氧化物的相關(guān)技術(shù)，但其制備的鎳鈷鋁氧化物的最大粒徑只有20微米；由深圳市貝特瑞公司申請的申請?zhí)枮?01510065392.4的中國專利，公開了一種鎳鈷鋁氫氧化物前驅(qū)體的制備方法，其用聚氯化鋁作為鋁源，合成的顆粒也是常規(guī)粒徑的，粒徑只有8-14微米之間，且追求的是高振實密度的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠合成高容量、長循環(huán)和高安全性能的動力鋰離子電池正極材料的超大粒徑鎳鈷鋁氧化物的制備方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種超大粒徑鎳鈷鋁氧化物的制備方法，包括以下步驟:
1、選用可溶性鎳鹽、鈷鹽、鋁鹽為原料，配制成鎳鈷鋁溶液，鎳鈷鋁溶液的金屬離子濃度為0.5?3.0 mol/L，鎳、鈷、鋁的摩爾配比為x:y:z，其中80<x<94，5<y< 15，1< z < 5，x+y+z=100 ;
2、選用氫氧化鈉為沉淀劑，配制成1?10mol/L溶液；
3、選用氨水和銨鹽水的混合溶液為絡(luò)合劑，其中氨水和銨鹽水的質(zhì)量比為10:0.1?
3.0，絡(luò)合劑的氨濃度為2?15mol/L ;
4、以純水為底液，將上述鎳鈷鋁溶液、沉淀劑和絡(luò)合劑并流加入反應(yīng)釜，控制反應(yīng)過程的pH值為9.0?13.5，反應(yīng)溫度為30?90°C，攪拌速度為200?800rpm，反應(yīng)30?200h得到鎳鈷鋁氫氧化物合成漿料；
5、合成漿料經(jīng)過濾洗滌、干燥、除磁后，在含氧氣氛中，于400?800°C下經(jīng)燒結(jié)爐燒結(jié)，即可得超大粒徑鎳鈷鋁氧化物。
[0008]作為優(yōu)選，所述可溶性鎳鹽為硫酸鹽，所述鈷鹽為氯化鈷或硫酸鈷，所述鋁鹽為硫fefp。
[0009]作為優(yōu)選，所述超大粒徑鎳鈷鋁氧化物的平均粒徑為16?30mm。
[0010]作為優(yōu)選，所述步驟4的反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度、pH值的控制采用單片機自動反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制。
[0011]本發(fā)明通過配方、工藝的最佳組合，以及選用了合適的氨水和銨鹽水混合溶液作為絡(luò)合劑，制備得到大顆粒和高活性的鎳鈷鋁氧化物材料，顆粒平均粒徑在16?30mm范圍，可隨意調(diào)節(jié)，更適合高容量、長循環(huán)、高安全的動力電池正極材料。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所制備的超大粒徑鎳鈷鋁氧化物的SEM圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
選用硫酸鎳、氯化鈷、硫酸鋁為原料，按82:14:4的鎳鈷鋁摩爾配比配制金屬離子濃度為2.0mol/L的鎳鈷鋁溶液；配制濃度為8mol/L的氫氧化鈉溶液作為沉淀劑；選用氨水和銨鹽水的混合溶液為絡(luò)合劑，其中氨水和銨鹽水的質(zhì)量比為10:0.5，絡(luò)合劑的氨濃度為5mol/L;以純水為底液，將鎳鈷鋁溶液、沉淀劑、絡(luò)合劑并流加入反應(yīng)釜，控制反應(yīng)過程的pH值為11.2，反應(yīng)溫度為45°C，攪拌速度為650rpm，反應(yīng)120h得到鎳鈷鋁氫氧化物合成漿料；合成漿料經(jīng)洗滌、干燥、除磁后，在含氧氣氛中，于710°C下經(jīng)燒結(jié)爐燒結(jié)，即得超大粒徑鎳鈷鋁氧化物。
[0014]以水為分散劑，分散上述制備得到的鎳鈷鋁氧化物粉末試料，將所得之物投入激光衍射/散射式粒度分布測定裝置，測定其平均粒徑(D50)為20.35mm。
[0015]實施例2
選用硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鋁為原料，按85:12:3的鎳鈷鋁摩爾配比配制金屬離子濃度為0.8mol/L的鎳鈷鋁溶液；配制濃度為4mol/L的氫氧化鈉溶液作為沉淀劑；選用氨水和銨鹽水的混合溶液為絡(luò)合劑，其中氨水和銨鹽水的質(zhì)量比為10:0.3，絡(luò)合劑的氨濃度為5mol/L;以純水為底液，將鎳鈷鋁溶液、沉淀劑、絡(luò)合劑并流加入反應(yīng)釜，控制反應(yīng)過程的pH值為12.4，反應(yīng)溫度為65°C，攪拌速度為480rpm，反應(yīng)100h得到鎳鈷鋁氫氧化物合成漿料；合成漿料經(jīng)洗滌、干燥、除磁后，在含氧氣氛中，于640°C下經(jīng)燒結(jié)爐燒結(jié)，即得超大粒徑鎳鈷鋁氧化物。
[0016]以水為分散劑，分散上述制備得到的鎳鈷鋁氧化物粉末試料，將所得之物投入激光衍射/散射式粒度分布測定裝置，測定其平均粒徑(D50)為18.47mm。
[0017]實施例3
選用硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸鋁為原料，按90:8:2的鎳鈷鋁摩爾配比配制金屬離子濃度為1.4mol/L的鎳鈷鋁溶液，配制濃度為6mol/L的氫氧化鈉溶液作為沉淀劑；選用氨水和銨鹽水的混合溶液為絡(luò)合劑，其中氨水和銨鹽水的質(zhì)量比為10:0.8，絡(luò)合劑的氨濃度為lOmol/L;以純水為底液，將鎳鈷鋁溶液、沉淀劑、絡(luò)合劑并流加入反應(yīng)釜，控制反應(yīng)過程的pH值為10.9，反應(yīng)溫度為55 °C，攪拌速度為450rpm，反應(yīng)180h得到鎳鈷鋁氫氧化物合成漿料；合成漿料經(jīng)洗滌、干燥、除磁后，