CN115074835B - 一种三元前驱体晶须形貌的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三元前驱体晶须形貌的控制方法，包括共沉淀工序：在所述共沉淀工序，氨值的控制点按照如下公式计算：L＝‑W0.59+(Z2‑2000M)/2000M+C0.8；其中，W为温度，℃；Z为转速，rpm；M为镍钴锰硫酸盐溶液的浓度，mol/L；C为沉淀剂的浓度，mol/L；L为氨值的控制点，g/L；控制实际氨值高于所述氨值的控制点，得到板条状的三元前驱体晶须；控制实际氨值低于所述氨值的控制点，得到碟片状的三元前驱体晶须。该方法在确定其它工艺条件的情况下，计算出氨值控制点，并根据此线通过升高或降低实际氨值来控制三元前驱体的晶须形貌。

Description

一种三元前驱体晶须形貌的控制方法
技术领域
本发明属于三元前驱体的制备技术领域，尤其涉及一种三元前驱体晶须形貌的控制方法。
背景技术
随着三元正极材料的不断升级，其对三元前驱体的要求也随之较严。在控制一次粒子形状的领域，目前主流技术方式是采用更改络合剂，搭配更改制造步骤(如多段间歇法等)的方法实现。此类方法的缺点主要是：原辅材料的种类需要增加，设备的精密程度需要升级，实现大批量工业化生产需要较大的资金投入，且投产后运行成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三元前驱体晶须形貌的控制方法，该方法不需要任何硬件的改变、物料的改变，只需要在生产过程中更改络合剂浓度一个参数，即可立刻实现晶须形貌的控制，实施过程方便快捷，无成本增加。
本发明提供了一种三元前驱体晶须形貌的控制方法，包括共沉淀工序：
在所述共沉淀工序，氨值的控制点按照如下公式计算：
L＝-W0.59+(Z2-2000M)/2000M+C0.8
其中，W为温度，℃；Z为转速，rpm；
M为镍钴锰硫酸盐溶液的浓度，mol/L；
C为沉淀剂的浓度，mol/L；L为氨值的控制点，g/L；
控制实际氨值高于所述氨值的控制点，得到板条状的三元前驱体晶须；
控制实际氨值低于所述氨值的控制点，得到碟片状的三元前驱体晶须。
本发明首先根据理化目标确认除氨值以外的工艺条件；在本发明中，所述温度W为38～85℃，
所述转速Z为150～350rpm；
所述镍钴锰硫酸盐溶液的浓度M为1～2mol/L；
所述沉淀剂的浓度C为1～20mol/L。
本发明根据三元前驱体对晶须的要求，选择合适的氨值进行生产。在实际生产中，所述氨值的控制点一般为1～10g/L。
在本发明中，所述氨值通过调节络合剂的用量实现；所述络合剂选自氨水和/可溶性铵盐。
所述沉淀剂选自水溶性强碱；优选为NaOH和/或KOH。
在本发明中，实际氨值高于所述氨值的控制点的范围为0.2～1g/L。
在本发明中，实际氨值低于所述氨值的控制点的范围为0.2～1g/L。
在本发明中，所述共沉淀工序的pH值为10.5～11.5。
本发明提供了一种三元前驱体晶须形貌的控制方法，包括共沉淀工序：在所述共沉淀工序，氨值的控制点按照如下公式计算：L＝-W0.59+(Z2-2000M)/2000M+C0.8；其中，W为温度，℃；Z为转速，rpm；M为镍钴锰硫酸盐溶液的浓度，mol/L；C为沉淀剂的浓度，mol/L；L为氨值的控制点，g/L；控制实际氨值高于所述氨值的控制点，得到板条状的三元前驱体晶须；控制实际氨值低于所述氨值的控制点，得到碟片状的三元前驱体晶须。本发明提供的方法在确定其它工艺条件的情况下，计算出氨值的控制线，并根据此线通过升高或降低实际氨值来控制三元前驱体的晶须形貌。当实际氨值上升到控制点以上，晶须形貌呈现为板条状，实际氨值下降到控制点以下后，晶须形貌呈现为碟片状。
附图说明
图1为本发明实施例1中制得的板条状的晶须的SEM图；
图2为本发明实施例1中制得的碟片状的晶须的SEM图；
图3为本发明实施例2中制得的板条状的晶须的SEM图；
图4为本发明实施例2中制得的碟片状的晶须的SEM图；
图5为本发明实施例3中制得的板条状的晶须的SEM图；
图6为本发明实施例3中制得的碟片状的晶须的SEM图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种三元前驱体晶须形貌的控制方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
共沉淀工序，温度65℃，转速190r/min，pH＝11～11.5，原料液镍钴锰硫酸盐的浓度1.7mol/L，沉淀剂NaOH溶液浓度10mol/L，计算可得氨值的控制点为4.2g/L。当氨值为4.7g/L时，产品的晶须形貌为板条状，见图1；当氨值为3.7g/L时，产品的晶须形貌为碟片状，见图2。
实施例2
共沉淀工序，温度60℃，转速180r/min，pH＝10.5～11，原料液镍钴锰硫酸盐的浓度1.5mol/L，沉淀剂NaOH溶液浓度10mol/L，计算可得氨值的控制点为4.9g/L。当氨值设定为5.4g/L时，产品的晶须形貌为板条状，见图3；当氨值设定为4.2g/L时，产品的晶须形貌为碟片状，见图4。
实施例3
共沉淀工序，温度45℃，转速170r/min，pH＝10.5～11，原料液镍钴锰硫酸盐的浓度1.55mol/L，沉淀剂NaOH溶液浓度10mol/L，计算可得氨值的控制点为5.2g/L。当氨值设定为5.7g/L时，产品的晶须形貌为板条状，见图5；当氨值设定为4.7g/L时，产品的晶须形貌为碟片状，见图6。
由以上实施例可知，本发明提供了一种三元前驱体晶须形貌的控制方法，包括共沉淀工序：在所述共沉淀工序，氨值的控制点按照如下公式计算：L＝-W0.59+(Z2-2000M)/2000M+C0.8；其中，W为温度，℃；Z为转速，rpm；M为镍钴锰硫酸盐溶液的浓度，mol/L；C为沉淀剂的浓度，mol/L；L为氨值的控制点，g/L；控制实际氨值高于所述氨值的控制点，得到板条状的三元前驱体晶须；控制实际氨值低于所述氨值的控制点，得到碟片状的三元前驱体晶须。本发明提供的方法在确定其它工艺条件的情况下，计算出氨值控制线，并根据此线通过升高或降低实际氨值来控制三元前驱体的晶须形貌。当实际氨值上升到控制点以上，晶须形貌呈现为板条状，下降到控制点之下后，晶须形貌呈现为碟片状。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三元前驱体晶须形貌的控制方法，包括共沉淀工序：
在所述共沉淀工序，氨值的控制点按照如下公式计算：
L = -W0.59 + (Z2-2000M)/2000M + C0.8
其中，W为温度，℃；Z为转速，rpm；
M为镍钴锰硫酸盐溶液的浓度，mol/L；
C为沉淀剂的浓度，mol/L；L为氨值的控制点，g/L；
控制实际氨值高于所述氨值的控制点，得到板条状的三元前驱体晶须；
控制实际氨值低于所述氨值的控制点，得到碟片状的三元前驱体晶须；
温度65℃，转速190r/min，pH=11~11.5，原料液镍钴锰硫酸盐的浓度1.7mol/L，沉淀剂NaOH溶液浓度10mol/L，根据上述公式计算可得氨值的控制点为4.2g/L；当氨值为4.7g/L时，得到板条状的三元前驱体晶须；当氨值为3.7g/L时，得到碟片状的三元前驱体晶须。
2.一种三元前驱体晶须形貌的控制方法，包括共沉淀工序：
在所述共沉淀工序，氨值的控制点按照如下公式计算：
L = -W0.59 + (Z2-2000M)/2000M + C0.8
其中，W为温度，℃；Z为转速，rpm；
M为镍钴锰硫酸盐溶液的浓度，mol/L；
C为沉淀剂的浓度，mol/L；L为氨值的控制点，g/L；
控制实际氨值高于所述氨值的控制点，得到板条状的三元前驱体晶须；
控制实际氨值低于所述氨值的控制点，得到碟片状的三元前驱体晶须；
温度60℃，转速180r/min，pH=10.5~11，原料液镍钴锰硫酸盐的浓度1.5mol/L，沉淀剂NaOH溶液浓度10mol/L，根据上述公式计算可得氨值的控制点为4.9g/L；当氨值设定为5.4g/L时，得到板条状的三元前驱体晶须；当氨值设定为4.2g/L时，得到碟片状的三元前驱体晶须。
3.一种三元前驱体晶须形貌的控制方法，包括共沉淀工序：
在所述共沉淀工序，氨值的控制点按照如下公式计算：
L = -W0.59 + (Z2-2000M)/2000M + C0.8
其中，W为温度，℃；Z为转速，rpm；
M为镍钴锰硫酸盐溶液的浓度，mol/L；
C为沉淀剂的浓度，mol/L；L为氨值的控制点，g/L；
控制实际氨值高于所述氨值的控制点，得到板条状的三元前驱体晶须；
控制实际氨值低于所述氨值的控制点，得到碟片状的三元前驱体晶须；
温度45℃，转速170r/min，pH=10.5~11，原料液镍钴锰硫酸盐的浓度1.55mol/L，沉淀剂NaOH溶液浓度10mol/L，根据上述公式计算可得氨值的控制点为5.2g/L；当氨值设定为5.7g/L时，得到板条状的三元前驱体晶须；当氨值设定为4.7 g/L时，得到碟片状的三元前驱体晶须。
4.根据权利要求1~3任一项所述的控制方法，其特征在于，所述氨值通过调节络合剂的用量实现；
所述络合剂选自氨水和/或可溶性铵盐。
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