本发明涉及锂离子电池正极材料,具体涉及一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法。
背景技术:
1、具有高电压和高能量密度的锂离子电池(lib)能够适用于各种应用,如小型电子设备、电动汽车和储能单元等。对于锂离子电池正极材料,其具有能量密度高、热稳定性好、循环寿命长、成本低等优点。电池电动汽车的正极材料需要高能量密度,而混合动力电动汽车的正极材料则需要高功率性能。ncm的电化学性能受其表面形貌等因素的影响,而前驱体合成过程对其有密切影响。因此,前驱体的形貌控制对于ncm的电化学性能非常重要。
2、高功率材料常规使用空气、氧气等气体作为氧化剂进行形貌调控。其缺点十分明显,由于气液界面的存在,导致材料在合成过程中稳定性、均匀性较差。且常规气体计量设备精度低于液相计量设备,其重现性也较差。若通过改用液相氧化剂进行流量控制,理论上可以更准确控制浆料中溶解氧浓度,然而,目前业界尚缺乏一种相对可行的液相氧化剂控制方案。
3、因此,如何解决上述现有技术存在的不足,便成为本发明所要研究解决的课题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法。
2、为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
3、一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法,包括:
4、步骤一、配制镍、钴和锰混合三元溶液,镍钴锰混合三元溶液中的镍离子、钴离子、锰离子的浓度之和为0.5~2.5mol/l;
5、配制摩尔比浓度为10mol/l的氢氧化钠或氢氧化钾溶液作为沉淀剂;
6、配制摩尔浓度为2~2.6mol/l的络合剂;
7、配制摩尔浓度为0.01~0.5mol/l的氧化剂,所述氧化剂包括双氧水、过氧乙酸、次氯酸钠溶液中的一种或多种;
8、步骤二、向反应釜内加入纯水、所述沉淀剂和所述络合剂配成底液,通入氮气或惰性气体排除空气干扰,其中底液的ph值为12~12.6,底液中的氨浓度为0.05~0.25mol/l,底液的温度为60℃;
9、步骤三、将步骤一中所述混合三元溶液、所述沉淀剂、所述络合剂、所述氧化剂并流加入反应釜中进行共沉淀反应,反应至物料的d50达到2.5~5um后停止进液,得到浆料;
10、步骤四、将所述浆料进行离心洗涤、烘干、过筛、除铁,得到功率型三元正极前驱体材料。
11、进一步的技术方案,步骤二中,反应釜的搅拌转速为500~750rpm,底液中氨浓度为2~10g/l,底液ph为12.0~12.6。
12、进一步的技术方案,步骤三中,反应过程中的反应温度为50~70℃,ph为11~11.5,氨浓度为2~8g/l,反应釜搅拌转速为300~600rpm。
13、进一步的技术方案,步骤三中,所述混合三元溶液、所述沉淀剂、所述络合剂、所述氧化剂同时注入到反应釜的进液流量分别为300~700ml/min、200~400ml/min、10~50ml/min、10~50ml/min。
14、进一步的技术方案,所述混合三元溶液中的镍离子、钴离子、锰离子的浓度之和为1~2.5mol/l。
15、进一步的技术方案,所述络合剂包括氨水溶液、硫酸铵溶液、草酸溶液、柠檬酸中的一种或多种的组合。
16、进一步的技术方案,步骤四得到的前驱体的化学式为:nixcoymn1-x-y(oh)2,其中,0.3<x<0.6,y≤0.4。
17、关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等,均为开放性的用语,即意指包含但不限于。
18、关于本文中所使用的用词(terms),除有特别注明外,通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论,以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。
19、本发明的工作原理及优点如下:
20、1、本发明通过控制共沉淀过程中溶解氧浓度,可以控制nixcoymn1-x-y(oh)2前驱体的形貌。在高溶解氧浓度下,获得了具有高比表面积的多孔颗粒,而在低溶解氧浓度下,获得了具有高振实密度的致密颗粒。
21、2、本发明提供一种三元正极前驱体的氧化工艺,通过使用双氧水、过氧乙酸、次氯酸钠等氧化剂代替空气氧化,控制浆料中的溶解氧浓度,进而控制功率型三元正极前驱体的形貌,能够得到颗粒更加均一的三元正极前驱体,解决了前驱体产品因一次颗粒不均匀导致产品内部过于疏松、球型度差等问题。
1.一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法,其特征在于:包括:
2.根据权利要求1所述的一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法,其特征在于:步骤二中,反应釜的搅拌转速为500~750rpm,底液中氨浓度为2~10g/l,底液ph为12.0~12.6。
3.根据权利要求1所述的一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法,其特征在于:步骤三中,反应过程中的反应温度为50~70℃,ph为11~11.5,氨浓度为2~8g/l,反应釜搅拌转速为300~600rpm。
4.根据权利要求1所述的一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法,其特征在于:步骤三中,所述混合三元溶液、所述沉淀剂、所述络合剂、所述氧化剂同时注入到反应釜的进液流量分别为300~700ml/min、200~400ml/min、10~50ml/min、10~50ml/min。
5.根据权利要求1所述的一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法,其特征在于:所述混合三元溶液中的镍离子、钴离子、锰离子的浓度之和为1~2.5mol/l。
6.根据权利要求1所述的一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法,其特征在于:所述络合剂包括氨水溶液、硫酸铵溶液、草酸溶液、柠檬酸中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种功率型三元正极前驱体的形貌控制方法,其特征在于:步骤四得到的前驱体的化学式为:nixcoymn1−x−y(oh)2,其中,0.3<x<0.6,y≤0.4。
