一种改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法与流程

本发明属于三元正极材料，尤其涉及一种改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法。

背景技术：

1、随着新能源行业的快速发展，动力电池越来越普及。其中，三元锂电池由于其大容量、高功率和高能量密度等特点，是目前新能源行业着力攻关的首选动力电池。三元锂电的制作是由三元前驱体与锂盐烧结而成。由于高温烧结的过程对于三元前驱体的性能影响很小，因此三元正极材料对前驱体有很好的继承性，故三元前驱体的控制工艺至关重要。目前，镍8系和镍9系的超高镍核壳三元前驱体备受国内外市场欢迎，但超高镍前驱体大颗粒在核阶段都会面临一项技术难题，即当d50长到10μm左右时容易开裂，从而影响电池最终的性能和安全。

2、目前，目前高镍三元前驱体的开裂问题严重制约着该材料的大规模应用，并且相关专利及文献的研究也较少，仅有的一些防止核阶段反应开裂的方法也均为二元或者三元体系。但是，本领域技术人员均知，在制备大颗粒时，若核阶段是单镍体系，则容易开裂；若核阶段是二元或者三元体系，则不容易开裂。故，由于技术难度的差异，核阶段反应为二元或者三元体系的防开裂技术无法适用于核阶段反应为单镍体系。

3、因此，亟需提供一种适用于核阶段反应为单镍体系的改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，解决现有技术中高镍大颗粒在核阶段容易开裂的技术问题。

2、本发明提供一种改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，包括以下步骤：

3、s1、将镍盐溶液与氨水溶液a及碱液a加入反应底液中进行核阶段共沉淀反应，得到第一浆料；其中，d50＜8.0μm时，调控氨浓度6.0-7.5g/l、ph值11.0-11.4，同时控制转速200-250r/min、温度40-50℃；d50＞8.0μm时，调控氨浓度5.0-6.0g/l、ph值10.5-11.0，同时控制转速150-200r/min、温度50-60℃。

4、s2、将镍钴锰混合盐溶液与氨水溶液b及碱液b加入第一浆料中进行壳阶段共沉淀反应，得到第二浆料；

5、s3、将第二浆料经过陈化、洗涤、脱水、干燥得到高镍大颗粒核壳三元前驱体。

6、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

7、本发明在核阶段前期，通过同时调控较高氨浓度、较高ph、较高转速、较低温度，来控制初期的球形度和生长速度；在核阶段中后期，通过降低氨浓度、ph、转速、提高温度等条件，在保证前驱体分散性和球形度的同时，减少流体切力和粒子间的相互碰撞，从而避免了核阶段产生裂纹。本发明较好地解决了核阶段反应为单镍体系时超高镍核壳大颗粒三元前驱体在生产过程中容易开裂的难点。本发明工艺简单、成本低、容易实现，生产出的产品球形度好、无开裂产生，不影响三元前躯体的其它物化性能，可以在生产中大规模应用。

技术特征：

1.一种改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s1中，所述镍盐溶液为硫酸镍溶液；所述镍盐溶液的质量浓度为80-140g/l。

3.根据权利要求1所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s1中，所述反应底液的配制过程包括：将纯水与氨水溶液c混合配制氨浓度为5-9g/l的氨水溶液d，随后加碱液c调节ph值至11.2-11.7，并通入0.5-1.5m3/h的n2，得到反应底液。

4.根据权利要求3所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s1中，配制氨水溶液d的过程中，所述纯水的温度为40-70℃，所述纯水的体积为3.0-6.0m3，所述氨水溶液c的质量浓度为10％-20％；所述碱液c为质量浓度20％-40％的naoh溶液。

5.根据权利要求1所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s1中，所述核阶段共沉淀反应的过程中，至d50达到11-15μm时，停止进料。

6.根据权利要求1所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s2中，所述镍钴锰混合盐溶液为镍钴锰混合硫酸盐溶液；所述镍钴锰混合盐溶液的质量浓度为80-140g/l；其中，镍盐、钴盐、锰盐分别占镍钴锰混合盐的摩尔百分比为20％-60％、30％-50％、10％-30％。

7.根据权利要求1所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s2中，壳阶段共沉淀反应的过程中，温度控制在60-70℃，搅拌转速控制在100-150r/min，调控反应釜内浆料的氨浓度6.0-7.5g/l、ph值10.0-10.5，直至d50长到15-18μm时，停止进料。

8.根据权利要求1所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s1和s2中，所述氨水溶液a和氨水溶液b的质量浓度为10％-20％，所述碱液a和碱液b为质量浓度20％-40％的naoh溶液。

9.根据权利要求1所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s1中，将镍盐溶液与氨水溶液a及碱液a分别以300-500l/h、100-200l/h、20-60l/h的流量加入反应底液中；步骤s2中，将镍钴锰混合盐溶液与氨水溶液b及碱液b分别以300-500l/h、100-200l/h、20-60l/h的流量加入反应底液中。

10.根据权利要求1所述改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法，其特征在于，步骤s3中，陈化温度为60-70℃，陈化时间为0.5-2h。

技术总结本发明公开一种改善高镍大颗粒三元前驱体裂纹的方法。该方法的步骤包括：将镍盐溶液与氨水溶液A及碱液A加入反应底液中进行核阶段共沉淀反应，得到第一浆料；其中，D50＜8.0μm时，调控氨浓度6.0‑7.5g/L、pH值11.0‑11.4，同时控制转速200‑250r/min、温度40‑50℃；D50＞8.0μm时，调控氨浓度5.0‑6.0g/L、pH值10.5‑11.0，同时控制转速150‑200r/min、温度50‑60℃。将镍钴锰混合盐溶液与氨水溶液B及碱液B加入第一浆料中进行壳阶段共沉淀反应，得到第二浆料；将第二浆料经过陈化、洗涤、脱水、干燥得到高镍大颗粒核壳三元前驱体。本发明工艺简单、成本低、容易实现，生产出的产品球形度好、无开裂产生，不影响三元前躯体的其它物化性能，可以在生产中大规模应用。技术研发人员：袁怀奎,许开华,刘坤,邹书文,龚书汉,周运功,何金虎受保护的技术使用者：荆门市格林美新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11