球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法

本发明涉及一种球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法。

背景技术：

1、现有的富锂材料前驱体的调控方法，如轻工科技期刊发表的“富锂锰基正极材料前驱体mn0.667ni0.166co0.166co3的制备与表征”将镍、钴、锰的硫酸盐溶液与碳酸钠溶液进行共沉淀反应，得到一次颗粒小，二次颗粒球型度高的富锂材料前驱体。较小的一次颗粒可以使制备的正极材料释放较高的容量，但碳酸物的特性导致了前驱体的振实密度只有不到1.0g/cm3，这种振实密度低的特征会继承到正极材料，最后引发电池的体积能量密度较低，不符合实际应用需求。

2、另外，如journal of alloys and compounds期刊发表标题为“insight into theevolution of precursor and electrochemical performance of ni-rich cathodemodulated by ammonia during hydroxide precipitation”的论文。将镍、钴、锰的硫酸盐溶液与氢氧化钠溶液进行共沉淀反应，得到一种二次颗粒为类似球型的前驱体，氢氧根的特性大幅提高了前驱体的振实密度至1.5-2.0 g/cm3，但在球型度方面有所缺失，且氢氧根作为沉淀剂其工艺难度高，限制了其一次颗粒和二次颗粒尺寸调控的幅度，这会损害正极材料容量的发挥。

3、又如journal of the electrochemical society期刊发表标题为“morphologyand particle growth of a two-phase ni/mn precursor for high-capacity li-richcathode materials”该论文开发了一种用空气法制备的氢氧根富锂材料前驱体，在二次颗粒球型度方面可以媲美碳酸物共沉淀法，一次颗粒较小符合容量的需要，氢氧根的特性又使其振实密度大幅提高。

4、journal of materials science 期刊发表了标题为“electrochemicalperformances of lithium rich cathodes prepared via co-precipitation methodwith different precipitator and atmosphere”，该论文对比了三种制备方法的电化学性能，发现空气法制备的氢氧根富锂材料前驱体在电化学性能和颗粒尺寸方面是具有优势，但是，空气法制备的氢氧根富锂材料前驱体的容量和循环的性能平衡，强烈的依赖与一次颗粒的尺寸调控，而这部分调控工作还没有被报道。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，提出一种球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供一种球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法，包括以下步骤：

4、s1、将硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴按比例配成混合溶液1,将氢氧化钠和氨水配成混合溶液2；

5、s2、反应釜中加入去离子水作为底液，加入一定量氨水，设置反应温度和ph值；

6、s3、调整蠕动泵的速率，其中泵1为混合溶液1的进料泵，泵2为混合溶液2的进料泵，泵3为空气的进气泵，在反应釜体积为10l的前提下，泵1和泵2的速率为4-8 ml/min；泵3的速率为40-120 ml/min；

7、s4、反应时间为10-40h,过程中细微调整泵2的速率来保持ph值的稳定；

8、s5、得到的滤液进行过滤和水洗，最后干燥成粉体。

9、进一步的，所述s1中混合溶液1的总溶度是2-5mol/l，镍钴锰的摩尔比例系数为a:b:c，其中a+b+c=1，0.2<a<0.4, 0<b<0.2, 0.4<c<0.8，混合溶液2的氢氧化钠的浓度为4-10mol/l，氨水的浓度为0.4-0.8mol/l。

10、进一步的，所述s2中底液的体积为反应釜总体积的0.01-0.3，氨水的浓度为混合溶液2中氨水溶度的一半，反应温度为50±5℃，ph=10.5±0.5，ph通过加入适量的混合溶液2调控。

11、进一步的，所述s4中ph值的波动在设置值的±0.1之间。

12、综上所述，本发明的有益效果为：

13、本发明的球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法，通过控制空气进量来控制富锂材料前驱体颗粒的尺寸，使得电池的体积能量密度较高，能够保障正极材料容量的发挥。

技术特征：

1.一种球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法，其特征在于，所述s1中混合溶液1的总溶度是2-5mol/l，镍钴锰的摩尔比例系数为a:b:c，其中a+b+c=1，0.2<a<0.4, 0<b<0.2, 0.4<c<0.8，混合溶液2的氢氧化钠的浓度为4-10mol/l，氨水的浓度为0.4-0.8mol/l。

3.如权利要求2所述的球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法，其特征在于，所述s2中底液的体积为反应釜总体积的0.01-0.3，氨水的浓度为混合溶液2中氨水溶度的一半，反应温度为50±5℃，ph=10.5±0.5，ph通过加入适量的混合溶液2调控。

4.如权利要求3所述的球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法，其特征在于，所述s4中ph值的波动在设置值的±0.1之间。

技术总结本发明公开一种球型富锂材料前驱体一次颗粒的尺寸调控方法，包括以下步骤：S1、将硫酸镍、硫酸锰、硫酸钴按比例配成混合溶液1,将氢氧化钠和氨水配成混合溶液2；S2、反应釜中加入去离子水作为底液，加入一定量氨水，设置反应温度和pH值；S3、调整蠕动泵的速率，其中泵1为混合溶液1的进料泵，泵2为混合溶液2的进料泵，泵3为空气的进气泵，在反应釜体积为10L的前提下，泵1和泵2的速率为4‑8 mL/min；泵3的速率为40‑120 mL/min；S4、反应时间为10‑40h,过程中细微调整泵2的速率来保持pH值的稳定；S5、得到的滤液进行过滤和水洗，最后干燥成粉体。本发明通过控制空气进量来控制富锂材料前驱体颗粒的尺寸，使电池的体积能量密度较高，能够保障正极材料容量的发挥。技术研发人员：钟盛文,熊家辉受保护的技术使用者：江西理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2