一种单晶型镍锰酸锂前驱体及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115925000A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211516053.X(22)申请日2022.11.30(71)申请人湘潭大学地址411105湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘街道湘潭大学(72)发明人周业丰陈九华朱立锴邓钧海(51)Int.Cl.C01G53/04(2006.01)C01G53/00(2006.01)H01M4/505(2010.01)H01M4/525(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图8页(54)发明名称一种单晶型镍锰酸锂前驱体及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种单晶型镍锰酸锂正极材料前驱体，其结构为“核壳”结构组成，其核层分子式为Ni(OH)2、壳层分子式为NiaMnb(OH)2，其制备方法为先配制硫酸镍溶液和硫酸镍锰混合盐溶液；然后向反应釜中加入纯水作为底液，然后加入氨水，控制底液中氨水浓度为4‑6g/L；再向反应釜中通入氮气，将含硫酸镍溶液，硫酸镍锰混合溶液，依次与沉淀剂、氨水加入反应釜中进行搅拌、反应，经过滤，洗涤，烘干制备得到核壳结构的镍锰酸锂正极前驱体，本发明制备的前驱体内部为实心结构，具有良好的结构稳定性。CN115925000ACN115925000A权利要求书1/1页1.一种单晶型镍锰酸锂正极材料前驱体，其特征在于，所述单晶型镍锰酸锂前驱体的分子式为NixMny(OH)2；所述单晶型镍锰酸锂前驱体为“核壳层”结构构成，所述元素“核壳层结构为两层结构；所述核层分子式为Ni(OH)2、壳层分子式为NiaMnb(OH)2、其中x+y＝1,且0.5≤x＜1,0＜y≤0.5,0.6≤a≤0.9，0.1＜b≤0.4。2.如权利要求1所述的单晶型镍锰酸锂前驱体，其特征在于，所述单晶型镍锰酸锂前驱体的粒度D10≥1.5μm，D50＝3‑5μm，D90≤10μm，span＜1，其中span＝(D90‑D10)/D50；所述核层厚度为Q1＝1.5‑2μm，所述壳层厚度Q2＝1‑2μm，其中2.5≤Q1+Q2≤4μm。3.如权利要求1‑2所述的单晶型镍锰酸锂前驱体，其特征在于，所述“核壳层”结构中，核层结构为内部无空心结构，壳层结构为疏松结构，孔隙率为20‑30％。4.如权利要求1‑3所述的单晶型镍锰酸锂前驱体，其特征在于，所述单晶型镍锰酸锂前驱体的振实密度为0.8‑1.8g/cm3；比表面为10‑50m2/g，所述镍锰酸锂前驱体的001晶面半峰宽为0.3‑0.7，100半峰宽为0.4‑0.5。5.一种如权利要求1‑4所述的单晶型镍锰酸锂正极前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别按Ni(OH)2，NiaMnb(OH)2化学计量比配置金属离子总浓度为1‑2mol/l的可溶性金属盐溶液硫酸镍溶液M1、硫酸镍锰混合溶液M2；(2)在反应釜中加入纯水作为底液，并加入一定的氨水，调节底液的氨水浓度为4‑6g/l,调节反应的底液PH值为12.8‑12.9；(3)向反应釜中充入高纯度的氮气，同时开启反应釜的搅拌装置，将步骤(1)调配好的可溶性盐溶液M1和强碱性溶液、氨水溶液同时加入反应釜中进行反应，保证整个反应过程中反应体系的PH值在12.8‑12.9，(4)待步骤(3)中持续进料10‑15分钟后，停止碱溶液进料，继续开启金属盐溶液进料和氨溶液进料，待反应体系PH降低到11.8‑11.9后，继续开启碱溶液进料，浆料粒度达到D50＝Q1后，停止加入硫酸镍M1溶液、切换成硫酸镍锰M2溶液进料，同时继续加入碱性溶液、氨水溶液，使反应体系PH值仍维护到11.8‑11.9，同时将氮氮气气氛改成空气气氛，并控制溶解氧浓度为10‑20mg/L,继续进行反应；(5)待步骤(4)中浆料达到D50＝Q1+Q2粒度后，停止加入硫酸镍锰M2溶液，停止反应进料，反应完成后将从反应釜得到的合格物料进行陈化、压滤、洗涤、烘干、过筛，即得到所述单晶型镍锰酸锂前驱体。6.如权利要求5中所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，氨水浓度为4‑6mol/l,强碱溶液浓度为4‑6mol/l的氢氧化钠溶液，所述步骤(3)、(4)、(5)中，搅拌装置的能量耗散为15WL/kg，可溶性盐进料流量为4.8‑6L/h，反应温度为50‑65℃。7.如权利要求5中所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，粒度Q1为1.5‑2μm，所述步骤(5)中，桨料粒度Q1+Q2粒度为2.5‑4μm；所述步骤(6)中,浆料粒度Q1+Q2为3‑5μm。8.如权利要求(5)中所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中，洗涤过程为，先加入3‑4mol/l的氢氧化钠溶液进行洗涤，洗涤温度为60‑70℃，然后再加入2‑4mol/L碳酸钠溶液洗涤，最后加入纯水中进行洗涤，直到洗涤