(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111460845.5 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 宜宾光原锂电材 料有限公司 地址 644200 四川省宜宾市江安县阳春坝 工业园区 申请人 宜宾锂宝新材 料有限公司 (72)发明人 张燕辉　邢王燕　阳锐　宋方亨　 杜先锋　孙宏　吕栋梁　蒋雪平　 王承乔　朱婷婷　李旺　王政强　 左美华　王东　 (74)专利代理 机构 成都泰合道知识产权代理有 限公司 51231 代理人 吕晓霞 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01)H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌 的方法 (57)摘要 本发明公开了一种在三元前驱体制备过程 中控制其形貌的方法， 将金属盐溶液、 络合剂溶 液、 沉淀剂溶液、 要求气氛通入反应釜 Ⅰ中， 进行 共沉淀反应制得三元前驱体晶核备用， 所述晶核 的粒径为D90/3SPAN～D90/2SPAN； 将金属盐溶 液、 络合剂溶液、 沉淀剂溶液、 要求气氛通入反应 釜Ⅱ中， 进行共沉淀反应， 至颗粒平均粒径生长 至目标粒径的85％～9 5％时， 通入晶核继续进行 共沉淀反应， 至颗 粒粒径D50稳定至目标粒径， 停 止进料， 得含有前驱体材料的浆料。 本发明通过 调节连续工艺运行过程中小颗粒的输入量进行 粒度分布控制， 从而保证D50达到长期稳定， 使连 续法工艺中， pH不再受粒度分布影响的控制， 实 现自由调节， 从而能够解放参数连锁效应， 使每 个参数均可作为形貌调节的手段。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114291850 A 2022.04.08 CN 114291850 A 1.一种在三元 前驱体制备 过程中控制其形貌的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)配制金属盐溶液、 沉淀剂溶液、 络合剂溶液， 所述的金属盐溶液为含有镍盐、 钴盐、 锰盐或铝盐的水 溶液； (2)将金属盐溶液、 络合剂溶液、 沉淀剂溶液、 要求气氛通入反应釜 Ⅰ中， 进行共沉淀反 应制得三元 前驱体晶核备用， 所述晶核的粒径为D90 /3SPAN～D90 /2SPAN； (3)将金属盐溶液、 络合剂溶液、 沉淀剂溶液、 要求气氛通入反应釜 Ⅱ中， 进行共沉淀反 应， 至颗粒平均粒径 生长至目标粒径的85％～95％时， 通入步骤(2)所得的晶核继续进 行共 沉淀反应， 至 颗粒粒径D50稳定至目标粒径， 停止进料， 得含有前驱体材 料的浆料； (4)将步骤(3)所得含有前驱体材料的浆料搅拌进行陈化、 洗涤、 干燥、 筛分、 除铁， 得三 元正极材 料前驱体。 2.根据权利要求1所述的一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法， 其特征在 于： 制备镍钴锰三元前驱体时所述金属盐溶液为含有镍盐、 钴盐、 锰盐的水溶液， 所述镍、 钴、 锰盐的摩尔比为x： y： (1 ‑x‑y)， 其中0.3≤x＜1.0， 0.3≤y＜1.0， 所述金属盐溶液中金属 离子的总浓度为0.2～2.5mol/L； 制备镍钴铝三元前驱体时所述金属盐溶液为镍 盐、 钴盐配 制成的混合盐溶液和铝盐配制成的铝盐溶液， 所述金属盐溶液中镍、 钴、 铝的摩尔比为x： y： (1‑x‑y)， 其中0.8≤x＜1.0， 0≤y＜0.2， 所述混合盐溶液中镍、 钴离子的总浓度为0.2～ 2.5mol/L， 铝盐溶液中铝离子的浓度为0.05～ 0.5mol/L； 所述的镍盐、 钴盐、 锰盐、 铝盐为硫 酸盐、 硝酸盐、 卤素盐中的至少一种。 3.根据权利要求1所述的一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法， 其特征在 于： 所述的沉淀剂溶液为质量浓度为12～35％的氢氧化钠溶液， 所述的络合剂溶液为质量 浓度为1～ 28％的氨水 溶液。 4.根据权利要求1所述的一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法， 其特征在 于： 所述步骤(2)中控制反应温度为40～80℃， pH值为11.0～13.0， 氨浓度为1～17g/L， 搅拌 转速为500～1200rpm。 5.根据权利要求1所述的一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法， 其特征在 于： 所述步骤(3)中控制反应温度为40～80℃， pH值为10.0～12.0， 氨浓度为1～17g/L， 搅拌 转速为20 0～1000rpm。 6.根据权利要求书所述的一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法， 其特征在 于： 所述步骤(2)及步骤(3)中金属盐溶液的进料量为反应釜容积大小的1/20～1/10； 晶核 每小时的进料量 为反应釜 Ⅱ内颗粒质量的3 0％～80％。 7.根据权利要求1所述的一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法， 其特征在 于： 步骤(3)所述的颗粒平均粒径为粒度分布D5 0值， 目标 粒径为4～20 μm。 8.根据权利要求书1所述的一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法， 其特征 在于： 步骤(3)晶核的通入形式为人工投料、 机械投料、 自动化投料中的一种或几种形式的 结合； 晶核的通入方式为 浆料输入、 湿料输入、 干料输入中的一种或几种形式的结合。 9.根据权利要求书1所述的一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的方法， 其特征 在于： 所述 步骤(2)和步骤(3)中要求气氛为空气、 氧气、 氮气、 氦气、 氩气中的一种或几种。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114291850 A 2一种在三元前驱体制备过 程中控制其形貌的方 法 技术领域 [0001]本发明涉及 一种三元前驱体制备方法， 尤其是一种在三元前驱体制备过程中控制 其形貌的方法。 背景技术 [0002]目前锂离子电池凭借比容量高、 循环寿命长、 自放电率低、 无记忆效应、 环境友好 等优势， 占据了广阔便携式电子设备领域较大 的市场份额， 并被公认为最具发展潜力的电 动车用动力电池。 三元镍钴锰/铝正极材料是一类重要的锂离子电池正极材料， 其具有性能 优于钴酸锂而成本远低于钴酸锂、 能量密度远高于磷酸铁锂等重要优势， 正在逐渐成为汽 车动力电池的主流正极材料。 锂离子电池正极材料 的循环性能、 安全稳定性和能量密度等 性能， 很大程度上取决于前驱体的质量及物理化学性能。 随着锂离子电池在电动车领域的 应用， 对其材料续航能力的要求也在逐渐提升。 虽然目前5系、 6系等中低镍材料仍占据着三 元材料一半以上的市场， 但未来行业预测会是8系、 9系等高镍材料的天下， 三元材料相关企 业也纷纷在进行高镍合成技 术的布局。 [0003]用三元正极材料前驱体制备锂电正极材料时， 当三元正极材料前驱体材料粒度均 一、 分布集中时， 所制得的锂电正极材料循环性能更好， 更适用于动力电池。 为更好发挥三 元正极材料优异的性能， 其前驱体的制备对三元正极材料 的生产至关重要， 因为前驱体的 品质(形貌、 粒径、 粒径分布、 比表面积、 杂质含量、 振实密度等)直接决定了最后烧结产 物的 理化指标。 三元正极材料前驱体生产主要采用氢氧化物共沉淀工艺， 是将原料溶解在去离 子水中， 按照一定摩尔比进行配料后， 以NaOH作为沉淀剂， 氨水为络合剂， 生产出高密度球 形氢氧化物前驱体。 在三元前驱体的合成 中， 参数之间的设置存在较强的连锁关联， 传统的 连续法， 一套参数对应一种 产品的合成， 产品的粒径分布、 主 元素含量与比例、 振实密度、 比 表面积、 杂质元 素的含量、 形貌特 征均被固定， 由此也 为前驱体的技 术开发带来障碍 。 发明内容 [0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种在三元前驱体制备过程中控制其形貌的 方法， 该方法克服传统三元前驱体制备过程中一套参数对应一种产品的合成， 前驱体产品 的形貌不能灵活控制的问题。 [0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种在三元前驱体制备过程中控制 其形貌的方法， 包括以下步骤： [0006](1)配制金属盐溶液、 沉淀剂溶液、 络合剂溶液， 所述的金属盐溶液为含有镍盐、 钴 盐、 锰盐或铝盐的水 溶液； [0007](2)将金属盐溶液、 络合剂溶液、 沉淀剂溶液、 要求气氛通入反应釜 Ⅰ中， 进行共沉 淀反应制得三元 前驱体晶核备用， 所述晶核的粒径为D90 /3SPAN～D90 /2SPAN； [0008](3)将金属盐溶液、 络合剂溶液、 沉淀剂溶液、 要求气氛通入反应釜 Ⅱ中， 进行共沉 淀反应， 至颗粒平均粒径生长至目标粒径的8 5％～95％时， 通入步骤(2)所得的晶核继续进说　明　书 1/4 页 3 CN 114291850 A 3