專利名稱：一種包Al的鎳鈷二元材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池材料領(lǐng)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(shù)：
鎳鈷二元材料，是鋰離子電池正極材料中應(yīng)用較為普遍的一種材料，現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)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(shí)產(chǎn)品中Al2O3分布不均勻，產(chǎn)品循環(huán)性能較差且不穩(wěn)定，振實(shí)密度較低
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)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(fā)明采用的技術(shù)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(zhuǎn)速在80 180r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在40 80°C發(fā)生沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)體系的料衆(zhòng)固含量、堿度和pH,反應(yīng)料液由反應(yīng)爸上部溢流口連續(xù)流出進(jìn)入陳化釜，經(jīng)洗滌壓濾機(jī)洗滌和真空干燥機(jī)干燥，得到球形鎳鈷氫氧化物；球形鎳鈷氫氧化物經(jīng)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(zhuǎn)速在80 160r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在40 80°C發(fā)生氫氧化鋁沉淀反應(yīng)并生長(zhǎng)在鎳鈷二元材料表面，所得料液經(jīng)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(yōu)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(jìn)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(jìn)一步，所述的鎳鈷氫氧化物反應(yīng)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(jìn)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(jìn)一步，所述的鋰源為電池級(jí)碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=I
I.08 I。
進(jìn)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(jìn)一步，所述的包Al后的煅燒溫度控制在500 900°C。進(jìn)一步，制備的包Al的鎳鈷二元材料的振實(shí)密度為2. 8 3. 5g/cm3，粒度為5 20umo本發(fā)明工藝流程較簡(jiǎn)單，反應(yīng)易于控制，與現(xiàn)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(chǎn)品的一致性更好，振實(shí)密度較高，電性能優(yōu)異且更穩(wěn)定。
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)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(shí)施例方式實(shí)施例I以純水為底液，溫度升至40 60°C。控制攪拌轉(zhuǎn)速在140 165r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)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(fā)生沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)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(yīng)料液由反應(yīng)釜上部溢流口連續(xù)流出進(jìn)入陳化釜，在洗滌壓濾機(jī)中采用50 60°C的熱去離子水洗滌至pH在7. 50 8. 00。然后進(jìn)行真空干燥機(jī)干燥，干燥溫度為80 100°C，得到球形鎳鈷氫氧化物。請(qǐng)參閱圖1，球形鎳鈷氫氧化物的顆粒流動(dòng)性較好。球形鎳鈷氫氧化物經(jīng)配鋰煅燒，鋰源為電池級(jí)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(jìn)而得到鎳鈷二元材料。請(qǐng)參閱圖2，鎳鈷二元材料的振實(shí)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(zhuǎn)速在140 160r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在40 50°C發(fā)生氫氧化鋁沉淀反應(yīng)并生長(zhǎng)在鎳鈷二元材料表面，所得料液經(jīng)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(shí)密度為2. 8 3. 5g/cm3，粒度為5 20um。同時(shí)，請(qǐng)參閱圖3，Al2O3在鎳鈷二元材料中分布較均勻。實(shí)施例2以純水為底液，溫度升至50 70°C?？刂茢嚢柁D(zhuǎn)速在140 180r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)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(fā)生沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)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(yīng)料液由反應(yīng)釜上部溢流口連續(xù)流出進(jìn)入陳化釜，在洗滌壓濾機(jī)中采用60 70°C的熱去離子水洗滌至pH在9. 00 9. 50。然后進(jìn)行真空干燥機(jī)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(jīng)配鋰煅燒，鋰源為電池級(jí)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(jìn)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(zhuǎn)速在120 140r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在50 80°C發(fā)生氫氧化鋁沉淀反應(yīng)并生長(zhǎng)在鎳鈷二元材料表面，所得料液經(jīng)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(shí)密度為2. 8 3. 5g/cm3,粒度為5 20um。實(shí)施例3以純水為底液，溫度升至60 80°C?？刂茢嚢柁D(zhuǎn)速在120 160r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)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(fā)生沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)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(yīng)料液由反應(yīng)釜上部溢流口連續(xù)流出進(jìn)入陳化釜，在洗滌壓濾機(jī)中采用70 80°C的熱去離子水洗滌至pH在8. 50 9. 00。然后進(jìn)行真空干燥機(jī)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(jīng)配鋰煅燒，鋰源為電池級(jí)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(jìn)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(zhuǎn)速在100 120r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在60 80°C發(fā)生氫氧化鋁沉淀反應(yīng)并生長(zhǎng)在鎳鈷二元材料表面，所得料液經(jīng)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(shí)密度為2. 8 3. 5g/cm3,粒度為5 20um。實(shí)施例4以純水為底液，溫度升至45 65°C?？刂茢嚢柁D(zhuǎn)速在120 140r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)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(fā)生沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)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(yīng)料液由反應(yīng)釜上部溢流口連續(xù)流出進(jìn)入陳化釜，在洗滌壓濾機(jī)中采用60 65°C的熱去離子水洗滌至pH在8. 00 8. 50。然后進(jìn)行真空干燥機(jī)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(jīng)配鋰煅燒，鋰源為電池級(jí)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(jìn)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(zhuǎn)速在80 100r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中， 在50 70°C發(fā)生氫氧化鋁沉淀反應(yīng)并生長(zhǎng)在鎳鈷二元材料表面，所得料液經(jīng)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(shí)密度為2. 8 3. 5g/cm3,粒度為5 20um。實(shí)施例5以純水為底液，溫度升至65 75°C?？刂茢嚢柁D(zhuǎn)速在80 120r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)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(fā)生沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)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(yīng)料液由反應(yīng)釜上部溢流口連續(xù)流出進(jìn)入陳化釜，在洗滌壓濾機(jī)中采用65 75°C的熱去離子水洗滌至pH在7. 50 8. 00。然后進(jìn)行真空干燥機(jī)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(jīng)配鋰煅燒，鋰源為電池級(jí)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(jìn)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(zhuǎn)速在80 105r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在40 60°C發(fā)生氫氧化鋁沉淀反應(yīng)并生長(zhǎng)在鎳鈷二元材料表面，所得料液經(jīng)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(shí)密度為2. 8 3. 5g/cm3,粒度為5 20um。以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明構(gòu)思所作的舉例和說(shuō)明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的構(gòu)思或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)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(zhuǎn)速在80 180r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在40 80°C發(fā)生沉淀反應(yīng)，控制反應(yīng)體系的料衆(zhòng)固含量、堿度和pH,反應(yīng)料液由反應(yīng)爸上部溢流口連續(xù)流出進(jìn)入陳化釜，經(jīng)洗滌壓濾機(jī)洗滌和真空干燥機(jī)干燥，得到球形鎳鈷氫氧化物； 球形鎳鈷氫氧化物經(jīng)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(zhuǎn)速在80 160r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在40 80°C發(fā)生氫氧化鋁沉淀反應(yīng)并生長(zhǎng)在鎳鈷二元材料表面，所得料液經(jīng)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(yīng)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jí)碳酸鋰，配比為碳酸鋰鎳鈷氫氧化物=I 1.08 I。
7.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求I 8任一項(xiàng)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(shí)密度為2. 8 3. 5g/cm3，粒度為5 20um。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池材料領(lǐng)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(zhuǎn)速在80～160r/min，加入氨水調(diào)節(jié)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(xù)并流泵入底液中，在40～80℃發(fā)生氫氧化鋁沉淀反應(yīng)并生長(zhǎng)在鎳鈷二元材料表面，所得料液經(jīng)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(fā)明工藝流程較簡(jiǎn)單，反應(yīng)易于控制，與現(xiàn)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(chǎn)品的一致性更好，振實(shí)密度較高，電性能優(yōu)異且更穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H01M4/38GK102810674SQ201210292760
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者孫朝軍, 孫衛(wèi)華, 王昌菊, 李世輝, 王艷紅, 王錫芬 申請(qǐng)人:安徽亞蘭德新能源材料股份有限公司