622镍钴锰氢氧化物制备试验研究

Hans Journal of Chemical Engineering and Technology 化学工程与技术, 2019, 9(2), 81-91

Published Online March 2019 in Hans. /journal/hjcet

https:///10.12677/hjcet.2019.92013

Experimental Study on the Preparation of

622 Nickel-Cobalt Manganese Hydroxide

Hongde Huang1, Wengming Zeng1, Guangkuang Deng1*, En’yao Huang1,

Ying Qin2, Yingquan Yang1, Lulu Situ1, Huacheng Li1

1CITIC Dameng Mining Industries Ltd. Chongzuo Branch, Chongzuo Guangxi

2Guangxi National Normal University, Chongzuo Guangxi

Received: Jan. 29th, 2019; accepted: Feb. 21st, 2019; published: Feb. 28th, 2019

Abstract

The liquid phase precipitation method is used in this experiment. Using nickel sulfate crystal, co-balt sulfate crystal and manganese sulfate crystal as raw materials, ammonia water as base fluid and buffering agent, sodium hydroxide as precipitator, by adjusting the pH value of the solution, the reaction temperature and the reaction time, the particle size distribution and chemical prop-erties of the synthetic samples were analyzed by means of laser particle size analysis and chemical analysis. The better synthetic process parameters of the three element precursor materials with the ratio of nickel, cobalt and manganese to 6:2:2 under this method were found. The results are as follows: when the pH value of the solution is 11.4, the reaction temperature is 50˚C, and the reaction time is 5 h, and the properties of the prepared nickel, cobalt and manganese three pre-cursor are the best. The compaction density is 2.28 g/cm3; the particle size D50 is 10.66 μm; and the M (Ni + Co + Mn)% is 56.58%. The research results have some reference significance for the subsequent synthesis of nickel cobalt lithium manganate cathode materials.

Keywords

Lithium Nickel Cobalt Manganese Oxide, Liquid Precipitation, Ternary Body

622镍钴锰氢氧化物制备试验研究

黄洪得1，曾文明1，邓光矿1*，黄恩耀1，覃颖2，杨英全1，司徒露露1，李华成1

1中信大锰矿业有限责任公司崇左分公司，广西崇左

2广西民族师范学院，广西崇左

收稿日期：2019年1月29日；录用日期：2019年2月21日；发布日期：2019年2月28日

*通讯作者。

黄洪得 等

摘 要

本论文使用液相沉淀法。以硫酸镍晶体、硫酸钴晶体和硫酸锰晶体为原料，氨水为底液和缓冲剂，氢氧化钠为沉淀剂，通过调节溶液的pH 值、反应温度、反应时间，并借助激光粒度分析、化学分析手段，对合成样品的粒度分布、化学性能等进行分析研究，找出在该方法下镍钴锰配比为6:2:2的三元前驱体材料较好的合成工艺参数。研究结果得出：当溶液的pH 值为11.4，反应温度为50℃，反应时间为5小时，所制备的镍钴锰三元前驱体材料性能最佳。此时振实密度为2.28 g/cm 3，粒度D50为10.66 μm ，镍钴锰的含量M (Ni + Co + Mn)%为56.58%。此研究结果对后续合成镍钴锰酸锂正极材料有一定的参考意义。

关键词

镍钴锰酸锂，液相沉淀，三元前躯体

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1. 引言

随着社会的快速发展，全球能源消耗总量急剧攀升，人们对能源的需求越来越大。对电池正极材料的研究越来越重要。锂电池正极材料钴酸锂属于稀缺资源，虽然充放电时电压较平，电导率高，容易制备，但是它的缺点是：价格贵，抗过充电性较差，循环性能较差，污染环境。锰酸锂和磷酸铁锂的优点是：稳定性高、矿产丰富、价格便宜，安全性能高，容易制备，但是它们理论容量不高，电池容量衰减较快，高温性能不好，电导率低，振试密度小，材料在电解质中溶解缓慢，在深度充放电的过程中，容易发生晶格崎变，使电池容量迅速衰减，在高温下这种情况将更加明显[1]。而镍钴锰三元材料正好综合了它们的优点，避开了它们的缺点。因此它具有容量大、自放电率低、安全性能好、稳定性能好、循环性能好、电池电压高、能量密度高、清洁无污染的优点[2]。

锂离子动力电池是目前国内外公认的最有潜力的车载电池，主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解质等部分组成。目前负极材料的研发和生产已比较成熟。正极材料、隔膜和电解质是锂离子电池的核心材料，占据电池成本的70%；其中又以正极材料附加值最高，约占锂电池成本的30%。这三种核心材料的技术突破，将对锂离子动力电池的性能提升起到重要推动作用[3]。目前人们关注的热点还是性能高的正极材料，正极材料的发展趋向是以镍钴锰三元材料为主。其应用规模也得到了快速的发展，是最具有应用前景的新型正极材料。在众多锂离子电池正极材料中，NCM 三元材料吸引了广大科研机构及企业财团的目光。

镍钴锰三元体系材料制备方法有：液相沉淀法、溶胶凝胶法、固相法等。溶胶凝胶法所使用的原料成本非常高；正常情况下整个溶胶-凝胶过程中耗时久，一般需要十几天以上。固相法制备需要在高温下进行[4] [5]。液相沉淀法，其好处是反应过程简单，成本相对比较低，有利于对工业化的生产，它可以避开固相法混料过程中的不均匀和粒径过宽的缺点[6]。所以本论文采用液相共沉淀法制备镍钴锰三元前驱体材料。