控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法技术

本发明专利技术涉及一种控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法，属于技术锂电池材料技术领域。本发明专利技术所述控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法包括：a.在搅拌状态下将反应底液与混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液混合反应，所述反应的pH为11.4～11.8，所述搅拌的转速为400～600rpm；b.待体系固含量达到0.1～0.5wt.％时，添加氧化剂；c.添加氧化剂后继续反应5～10min，在10min内调节pH值降低0.8～1.2，继续加料反应，直至颗粒达到目标粒径。本发明专利技术可获得粒径分布较窄的产品。本发明专利技术可获得粒径分布较窄的产品。

【技术实现步骤摘要】
控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法


[0001]本专利技术涉及一种控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法，属于技术锂电池材料


技术介绍

[0002]为减少全球碳排放，各国开始加大对新能源汽车产业的投入，混合动力汽车、插电式混合动力汽车和纯电动汽车等装载了锂离子电池的电驱动装置开始逐步取代传统燃油车。三元材料因为能量密度高、倍率性能好，已成为当下动力电池的主要正极材料。但传统的三元材料无法满足电池制造厂商对动力电池高能量密度和高循环特性的要求。
[0003]宽粒径分布三元前驱体材料初级颗粒和二次球颗粒有一定差距，颗粒之间产生间隙更小，能够提供更高的振实密度，正极材料的能量密度相对更高。而窄粒度三元前驱体材料均一性较好具有高输出功率、高循环特点，但其结构特点决定其振实密度提高有限。
[0004]如何控制粒径范围集中在小范围呢？这对制备均一性较好具有高输出功率、高循环特点的三元前驱体材料具有重要意义。现阶段，依靠调节生产过程中的参数，改变产品粒径分布较困难，在技术上难度高。
[0005]CN111170375A公开在前驱体材料合成过程中，当沉淀物的D50达到5～15um时，通入含有氧气的气体，使沉淀物的表面上发生氧化反应，以增大产物的比表面积，且得到的前驱体的形貌良好。然而其K90大概在1.1～1.2之间，粒径分布较分散。
[0006]CN 112830527 A公开了一种中空型正极材料的前驱体及其制备方法在合成前驱体过程中分为两阶段进行，通过调节不同阶段的反应过程中的三元金属盐溶液的流量和pH，制备了一种具有窄粒径分布、高比表面积的、中空型正极材料的前驱体。本专利技术工艺简单，在现有主流间断法基础上无新增成本，不仅适用于含锰前驱体，而且适用于镍钴铝等不含锰的前驱体。工艺复杂成本高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法。
[0008]为达到本专利技术的目的，所述控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法包括：
[0009]a.在搅拌状态下将反应底液与混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液混合反应，所述反应的pH为11.4～11.8，所述搅拌的转速为400～600rpm；
[0010]b.待体系固含量达到0.1～0.5wt.％时，添加氧化剂；
[0011]所述氧化剂为：空气或双氧水，所述空气的通入方法为在5s内将所有空气从液面下通完，空气与浆料体积比1:4.8～5.2，所述双氧水的通入方法为1s以内通入所有双氧水，双氧水与浆料体积比0.9～1.1:1000；
[0012]c.添加氧化剂后继续反应5～10min，在10min内调节pH值降低0.8～1.2，继续加料反应，直至颗粒达到目标粒径；
[0013]优选所述混合金属盐溶液、氢氧化钠、氨溶液的加料速率以其停留时间保持8～
10h。
[0014]调节pH值降低0.8～1.2，相当于pH值10.2～11.0；c步骤的继续加料，金属盐溶液加料速率和a步骤一样不变。改变碱液流速，维持c步骤中的现在的pH值，目标粒径是指以中粒径D50为目标，D50达到标准即可。
[0015]在一种具体实施方式中，a步骤所述反应时维持氨水的浓度为6～10g/L。
[0016]在一种具体实施方式中，a步骤所述反应的温度控制40～50℃，优选40～48℃。
[0017]在一种具体实施方式中，所述双氧水的浓度为27.5％～35％。
[0018]在一种具体实施方式中，所述混合金属盐溶液为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的混合溶液，所述混合金属盐溶液的浓度优选为2～4mol/L。
[0019]在一种具体实施方式中，所述氢氧化钠溶液的浓度为4～6mol/L。
[0020]在一种具体实施方式中，所述氨水溶液的浓度170～185g/L。
[0021]在一种具体实施方式中，所述反应底液为浓度6～10g/L的氨水；反应底液的体积优选为最终反应完全后溶液总体积的20％～40％。
[0022]最终反应完全后溶液总体积即反应釜内浆料总体积。
[0023]在一种具体实施方式中，所述目标粒径为D50达到7～10.5μm。
[0024]有益效果：
[0025]1、本专利技术的D10、D50、D90同步平滑生长，最终可获得粒径分布较窄的产品；
[0026]2、本专利技术氧化剂原料可通过常规途径正常获取，价格便宜；
[0027]3、过程便捷，仅需在生产初期一次性加入体系即可，不会影响正常生产活动的进行；
[0028]4、本专利技术控制D50粒径效果显著，能将产品开机D50压制在3.05μm以下，产品粒径可较窄的分布在小粒径，即可得到又小又分布均匀的颗粒。
具体实施方式
[0029]为达到本专利技术的目的，所述控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法包括：
[0030]a.在搅拌状态下将反应底液与混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液混合反应，所述反应的pH为11.4～11.8，所述搅拌的转速为400～600rpm；
[0031]b.待体系固含量达到0.1～0.5wt.％时，添加氧化剂；
[0032]所述氧化剂为：空气或双氧水，所述空气的通入方法为在5s内将所有空气从液面下通完，空气与浆料体积比1:4.8～5.2，所述双氧水的通入方法为1s以内通入所有双氧水，双氧水与浆料体积比0.9～1.1:1000；
[0033]c.添加氧化剂后继续反应5～10min，在10min内调节pH值降低0.8～1.2，继续加料反应，直至颗粒达到目标粒径；
[0034]优选所述混合金属盐溶液、氢氧化钠、氨溶液的加料速率以其停留时间保持8～10h。
[0035]调节pH值降低0.8～1.2，相当于pH值10.2～11.0；c步骤的继续加料，金属盐溶液加料速率和a步骤一样不变。改变碱液流速，维持c步骤中的现在的pH值，目标粒径是指以中粒径D50为目标，D50达到标准即可。
[0036]在一种具体实施方式中，a步骤所述反应时维持氨水的浓度为6～10g/L。
[0037]在一种具体实施方式中，a步骤所述反应的温度控制40～50℃，优选40～48℃。
[0038]在一种具体实施方式中，所述双氧水的浓度为27.5％～35％。
[0039]在一种具体实施方式中，所述混合金属盐溶液为硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰的混合溶液，所述混合金属盐溶液的浓度优选为2～4mol/L。
[0040]在一种具体实施方式中，所述氢氧化钠溶液的浓度为4～6mol/L。
[0041]在一种具体实施方式中，所述氨水溶液的浓度170～185g/L。
[0042]在一种具体实施方式中，所述反应底液为浓度6～10g/L的氨水；反应底液的体积优选为最终反应完全后溶液总体积的20％～40％。
[0043]在一种具体实施方式中，所述目标粒径为D50达到7～10.5μm。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法，其特征在于，所述方法包括：a.在搅拌状态下将反应底液与混合金属盐溶液、氢氧化钠溶液、氨水溶液混合反应，所述反应的pH为11.4～11.8，所述搅拌的转速为400～600rpm；b.待体系固含量达到0.1～0.5wt.％时，添加氧化剂；所述氧化剂为：空气或双氧水，所述空气的通入方法为在5s内将所有空气从液面下通完，空气与浆料体积比1:4.8～5.2，所述双氧水的通入方法为1s以内通入所有双氧水，双氧水与浆料体积比0.9～1.1:1000；c.添加氧化剂后继续反应5～10min，在10min内调节pH值降低0.8～1.2，继续加料，反应，直至颗粒达到目标粒径；优选所述混合金属盐溶液、氢氧化钠、氨溶液的加料速率以其停留时间保持8～10h。2.根据权利要求1所述的控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法，其特征在于，a步骤所述反应时维持氨水的浓度为6～10g/L。3.根据权利要求1或2所述的控制三元正极材料前驱体粒径集中分布的方法，其特征在于，a步骤所述反应的温度控制40～50℃，优选40～48℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：周复，胡曦，圣茂华，赵莉，
申请(专利权)人：天齐创锂科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：