專利名稱：一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及鋰離子電池材料領域，特別涉及一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法。
背景技術：
鎳鈷二元材料，是鋰離子電池正極材料中應用較為普遍的一種材料，現有技術主要通過干法包覆氧化鋁加工工藝，該工藝制備的包Al的鎳鈷二元材料，不僅工藝較為繁瑣，同時產品中Al2O3分布不均勻，產品循環性能較差且不穩定，振實密度較低
發明內容
為了解決現有技術中存在的技術問題，本發明的目的在于提供一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法。本發明采用的技術方案如下一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟以純水為底液，溫度升至40 80°C ；控制攪拌轉速在80 180r/min，加入氨水調節底液堿度25 45g/L，控制pH在11. 50 12. 50 ；將鎳鹽和鈷鹽混合溶液、氫氧化鈉溶液、氨水連續并流泵入底液中，在40 80°C發生沉淀反應，控制反應體系的料衆固含量、堿度和pH,反應料液由反應爸上部溢流口連續流出進入陳化釜，經洗滌壓濾機洗滌和真空干燥機干燥，得到球形鎳鈷氫氧化物；球形鎳鈷氫氧化物經配鋰煅燒得到鎳鈷二元材料；采用濕法包覆Al，以純水為底液，鎳鈷二元材料為基料，溫度控制在40 80°C，控制攪拌轉速在80 160r/min，加入氨水調節底液堿度20 40g/L，控制pH在10. 50 11. 50，將硫酸鋁溶液、氫氧化鈉溶液和氨水連續并流泵入底液中，在40 80°C發生氫氧化鋁沉淀反應并生長在鎳鈷二元材料表面，所得料液經洗滌壓濾烘干后再次煅燒，即可得到包覆有Al2O3的鎳鈷二元材料。優選地，所述的鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳或硝酸鎳；鈷鹽為硫酸鈷、氯化鈷或硝酸鈷。進一步，所述的鎳鹽和鈷鹽的混合溶液金屬離子濃度為60 120g/L，鎳、鈷金屬離子濃度比為2 8 : I ;所述的氫氧化鈉溶液的濃度為15 30%，氨水的濃度為10 25% ;所述的硫酸鋁溶液的濃度為60 100g/L。進一步，所述的鎳鈷氫氧化物反應體系中，堿度控制在25 45g/L，漿料固含量控制在 150 300g/L，控制 pH 在 11. 50 12. 50。進一步，所述的球形鎳鈷氫氧化物洗滌采用50 80°C的熱去離子水洗滌至pH在7. 50 9. 50 ;所述干燥溫度為80 120°C。進一步，所述的鋰源為電池級碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=I
I.08 I。
進一步，所述的球形鎳鈷氫氧化物的配鋰煅燒溫度控制在400 900°C。進一步，所述的包Al后的煅燒溫度控制在500 900°C。進一步，制備的包Al的鎳鈷二元材料的振實密度為2. 8 3. 5g/cm3，粒度為5 20umo本發明工藝流程較簡單，反應易于控制，與現有的干法包覆Al相比，可使Al在鎳鈷二元材料中分布更均勻，產品的一致性更好，振實密度較高，電性能優異且更穩定。
為了便于本領域技術人員理解，下面結合附圖對本發明作進一步的說明。 圖I是球形鎳鈷氫氧化物的掃描電鏡圖。圖2是球形鎳鈷氫氧化物直接配鋰煅燒所得樣品的掃描電鏡圖。圖3是包Al后的鎳鈷二元材料的掃描電鏡圖。
具體實施例方式實施例I以純水為底液，溫度升至40 60°C。控制攪拌轉速在140 165r/min，加入氨水調節底液堿度25 30g/L，控制pH在11. 80 12. 30。將硫酸鎳和硫酸鈷混合溶液、氫氧化鈉溶液、氨水連續并流泵入底液中，硫酸鎳和硫酸鈷混合溶液金屬離子濃度為90g/L，鎳、鈷金屬離子濃度比(摩爾比，下同)為2 1，氫氧化鈉溶液的濃度為30%，氨水濃度為10%。在40 60°C發生沉淀反應，控制反應體系的料漿固含量在150 200g/L、控制堿度在25 30g/L，控制pH在11. 80 12. 00，反應料液由反應釜上部溢流口連續流出進入陳化釜，在洗滌壓濾機中采用50 60°C的熱去離子水洗滌至pH在7. 50 8. 00。然后進行真空干燥機干燥，干燥溫度為80 100°C，得到球形鎳鈷氫氧化物。請參閱圖1，球形鎳鈷氫氧化物的顆粒流動性較好。球形鎳鈷氫氧化物經配鋰煅燒，鋰源為電池級碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=1.07 I，溫度控制在400 600°C，進而得到鎳鈷二元材料。請參閱圖2，鎳鈷二元材料的振實密度較高。采用濕法包覆Al，以純水為底液，鎳鈷二元材料為基料，溫度控制在60 75°C，控制攪拌轉速在140 160r/min，加入氨水調節底液堿度26 35g/L，控制pH在10. 50
11.00，將濃度為90g/L硫酸鋁溶液與15%氫氧化鈉溶液、22%氨水連續并流泵入底液中，在40 50°C發生氫氧化鋁沉淀反應并生長在鎳鈷二元材料表面，所得料液經洗滌壓濾烘干后，于500 600°C再次煅燒，即可得到包覆有Al2O3的鎳鈷二元材料。制備的包Al的鎳鈷二元材料的振實密度為2. 8 3. 5g/cm3，粒度為5 20um。同時，請參閱圖3，Al2O3在鎳鈷二元材料中分布較均勻。實施例2以純水為底液，溫度升至50 70°C。控制攪拌轉速在140 180r/min，加入氨水調節底液堿度30 35g/L，控制pH在11. 50 11. 90。將氯化鎳和硝酸鈷混合溶液、氫氧化鈉溶液、氨水連續并流泵入底液中，氯化鎳和硝酸鈷混合溶液金屬離子濃度為60g/L，鎳、鈷金屬離子濃度比為8 1，氫氧化鈉溶液的濃度為15%，氨水濃度為25%。在50 70°C發生沉淀反應，控制反應體系的料漿固含量在180 230g/L、控制堿度在30 35g/L，控制pH在11. 50 11. 75，反應料液由反應釜上部溢流口連續流出進入陳化釜，在洗滌壓濾機中采用60 70°C的熱去離子水洗滌至pH在9. 00 9. 50。然后進行真空干燥機干燥，干燥溫度為90 110°C，得到球形鎳鈷氫氧化物。球形鎳鈷氫氧化物經配鋰煅燒，鋰源為電池級碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=1.05 I，溫度控制在500 700°C，進而得到鎳鈷二元材料。采用濕法包覆Al，以純水為底液，鎳鈷二元材料為基料，溫度控制在50 60°C，控 制攪拌轉速在120 140r/min，加入氨水調節底液堿度35 40g/L，控制pH在11. 00
11.50，將濃度為100g/L硫酸鋁溶液與27%氫氧化鈉溶液、12%氨水連續并流泵入底液中，在50 80°C發生氫氧化鋁沉淀反應并生長在鎳鈷二元材料表面，所得料液經洗滌壓濾烘干后，于500 700°C再次煅燒，即可得到包覆有Al2O3的鎳鈷二元材料。制備的包Al的鎳鈷二元材料的振實密度為2. 8 3. 5g/cm3,粒度為5 20um。實施例3以純水為底液，溫度升至60 80°C。控制攪拌轉速在120 160r/min，加入氨水調節底液堿度35 40g/L，控制pH在
12.10 12. 50。將硝酸鎳和硫酸鈷混合溶液、氫氧化鈉溶液、氨水連續并流泵入底液中，硝酸鎳和硫酸鈷混合溶液金屬離子濃度為80g/L，鎳、鈷金屬離子濃度比為4 1，氫氧化鈉溶液的濃度為18%，氨水濃度為15%。在60 80°C發生沉淀反應，控制反應體系的料漿固含量在200 250g/L、控制堿度在35 40g/L，控制pH在11. 75 12. 05，反應料液由反應釜上部溢流口連續流出進入陳化釜，在洗滌壓濾機中采用70 80°C的熱去離子水洗滌至pH在8. 50 9. 00。然后進行真空干燥機干燥，干燥溫度為100 120°C，得到球形鎳鈷氫氧化物。球形鎳鈷氫氧化物經配鋰煅燒，鋰源為電池級碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=1.03 I，溫度控制在600 800°C，進而得到鎳鈷二元材料。采用濕法包覆Al，以純水為底液，鎳鈷二元材料為基料，溫度控制在65 80°C，控制攪拌轉速在100 120r/min，加入氨水調節底液堿度30 35g/L，控制pH在10. 50
10.90，將濃度為80g/L硫酸鋁溶液與30%氫氧化鈉溶液、25%氨水連續并流泵入底液中，在60 80°C發生氫氧化鋁沉淀反應并生長在鎳鈷二元材料表面，所得料液經洗滌壓濾烘干后，于600 800°C再次煅燒，即可得到包覆有Al2O3的鎳鈷二元材料。制備的包Al的鎳鈷二元材料的振實密度為2. 8 3. 5g/cm3,粒度為5 20um。實施例4以純水為底液，溫度升至45 65°C。控制攪拌轉速在120 140r/min，加入氨水調節底液堿度40 45g/L，控制pH在
11.70 12. 10。
將硝酸鎳和硝酸鈷混合溶液、氫氧化鈉溶液、氨水連續并流泵入底液中，硝酸鎳和硝酸鈷混合溶液金屬離子濃度為100g/L，鎳、鈷金屬離子濃度比為5 1，氫氧化鈉溶液的濃度為25 %，氨水濃度為20 %。在45 65°C發生沉淀反應，控制反應體系的料漿固含量在210 270g/L、控制堿度在40 45g/L，控制pH在12. 00 12. 35，反應料液由反應釜上部溢流口連續流出進入陳化釜，在洗滌壓濾機中采用60 65°C的熱去離子水洗滌至pH在8. 00 8. 50。然后進行真空干燥機干燥，干燥溫度為80 95°C，得到球形鎳鈷氫氧化物。球形鎳鈷氫氧化物經配鋰煅燒，鋰源為電池級碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=1.08 I，溫度控制在700 900°C，進而得到鎳鈷二元材料。采用濕法包覆Al，以純水為底液，鎳鈷二元材料為基料，溫度控制在55 70°C，控制攪拌轉速在80 100r/min，加入氨水調節底液堿度25 30g/L，控制pH在10. 90 11. 20，將濃度為70g/L硫酸鋁溶液與18%氫氧化鈉溶液、10%氨水連續并流泵入底液中， 在50 70°C發生氫氧化鋁沉淀反應并生長在鎳鈷二元材料表面，所得料液經洗滌壓濾烘干后，于700 900°C再次煅燒，即可得到包覆有Al2O3的鎳鈷二元材料。制備的包Al的鎳鈷二元材料的振實密度為2. 8 3. 5g/cm3,粒度為5 20um。實施例5以純水為底液，溫度升至65 75°C。控制攪拌轉速在80 120r/min，加入氨水調節底液堿度30 40g/L，控制pH在
11.50 11. 70。將氯化鎳和氯化鈷混合溶液、氫氧化鈉溶液、氨水連續并流泵入底液中，氯化鎳和氯化鈷混合溶液金屬離子濃度為120g/L，鎳、鈷金屬離子濃度比為6 1，氫氧化鈉溶液的濃度為28%，氨水濃度為18%。在65 75°C發生沉淀反應，控制反應體系的料漿固含量在250 300g/L、控制堿度在30 40g/L，控制pH在12. 35 12. 50，反應料液由反應釜上部溢流口連續流出進入陳化釜，在洗滌壓濾機中采用65 75°C的熱去離子水洗滌至pH在7. 50 8. 00。然后進行真空干燥機干燥，干燥溫度為100 120°C，得到球形鎳鈷氫氧化物。球形鎳鈷氫氧化物經配鋰煅燒，鋰源為電池級碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=I I，溫度控制在600 750°C，進而得到鎳鈷二元材料。采用濕法包覆Al，以純水為底液，鎳鈷二元材料為基料，溫度控制在45 60°C，控制攪拌轉速在80 105r/min，加入氨水調節底液堿度20 25g/L，控制pH在11. 20
11.50，將濃度為60g/L硫酸鋁溶液與24%氫氧化鈉溶液、15%氨水連續并流泵入底液中，在40 60°C發生氫氧化鋁沉淀反應并生長在鎳鈷二元材料表面，所得料液經洗滌壓濾烘干后，于600 750°C再次煅燒，即可得到包覆有Al2O3的鎳鈷二元材料。制備的包Al的鎳鈷二元材料的振實密度為2. 8 3. 5g/cm3,粒度為5 20um。以上內容僅僅是對本發明構思所作的舉例和說明，所屬本技術領域的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發明的構思或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 以純水為底液，溫度升至40 80°C ； 控制攪拌轉速在80 180r/min，加入氨水調節底液堿度25 45g/L，控制pH在11.50 12. 50 ； 將鎳鹽和鈷鹽混合溶液、氫氧化鈉溶液、氨水連續并流泵入底液中，在40 80°C發生沉淀反應，控制反應體系的料衆固含量、堿度和pH,反應料液由反應爸上部溢流口連續流出進入陳化釜，經洗滌壓濾機洗滌和真空干燥機干燥，得到球形鎳鈷氫氧化物； 球形鎳鈷氫氧化物經配鋰煅燒得到鎳鈷二元材料； 采用濕法包覆Al，以純水為底液，鎳鈷二元材料為基料，溫度控制在40 80°C，控制攪拌轉速在80 160r/min，加入氨水調節底液堿度20 40g/L，控制pH在10. 50 11. 50，將硫酸鋁溶液、氫氧化鈉溶液和氨水連續并流泵入底液中，在40 80°C發生氫氧化鋁沉淀反應并生長在鎳鈷二元材料表面，所得料液經洗滌壓濾烘干后再次煅燒，即可得到包覆有Al2O3的鎳鈷二元材料。
2.根據權利要求I所述的一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，所述的鎳鹽為硫酸鎳、氯化鎳或硝酸鎳；鈷鹽為硫酸鈷、氯化鈷或硝酸鈷。
3.根據權利要求I所述的一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，所述的 鎳鹽和鈷鹽的混合溶液金屬離子濃度為60 120g/L，鎳、鈷金屬離子濃度比為2 8 I ；所述的氫氧化鈉溶液的濃度為15 30%，氨水的濃度為10 25% ;所述的硫酸鋁溶液的濃度為60 100g/L。
4.根據權利要求I所述的一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，所述的鎳鈷氫氧化物反應體系中，堿度控制在25 45g/L，漿料固含量控制在150 300g/L，控制pH 在 11. 50 12. 50。
5.根據權利要求I所述的一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，所述的球形鎳鈷氫氧化物洗滌采用50 80°C的熱去離子水洗滌至pH在7. 50 9. 50 ;所述干燥溫度為80 120°C。
6.根據權利要求I所述的一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，所述的鋰源為電池級碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=I 1.08 I。
7.根據權利要求I所述的一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，所述的球形鎳鈷氫氧化物的配鋰煅燒溫度控制在400 900°C。
8.根據權利要求I所述的一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，所述的包Al后的煅燒溫度控制在500 900°C。
9.根據權利要求I 8任一項所述的一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法，其特征在于，制備的包Al的鎳鈷二元材料的振實密度為2. 8 3. 5g/cm3，粒度為5 20um。
全文摘要
本發明涉及鋰離子電池材料領域，特別涉及一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法。采用濕法包覆Al，以純水為底液，鎳鈷二元材料為基料，溫度控制在40～80℃，控制攪拌轉速在80～160r/min，加入氨水調節底液堿度20～40g/L，控制pH在10.50～11.5，將濃度為60～100g/L硫酸鋁溶液與15～30％氫氧化鈉溶液、10～25％氨水連續并流泵入底液中，在40～80℃發生氫氧化鋁沉淀反應并生長在鎳鈷二元材料表面，所得料液經洗滌壓濾烘干后再次煅燒，即可得到包覆有Al2O3的鎳鈷二元材料。本發明工藝流程較簡單，反應易于控制，與現有的干法包覆Al相比，可使Al在鎳鈷二元材料中分布更均勻，產品的一致性更好，振實密度較高，電性能優異且更穩定。
文檔編號H01M4/38GK102810674SQ201210292760
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者孫朝軍, 孫衛華, 王昌菊, 李世輝, 王艷紅, 王錫芬 申請人:安徽亞蘭德新能源材料股份有限公司