李少龙 王耀玺 孙磊 徐明
宁夏中色金辉新能源有限公司 宁夏 石嘴山 753000
摘要：本文采用液相共沉淀法合成了类球形Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2前驱体，通过粒度仪、比表面积仪及扫描电镜对不同条件下合成的前驱体进行了表征。结果表明:在相同条件下，进料速度和pH对前驱体粒度分布、比表面积以及颗粒形貌影响很大。
关键字：液相共沉淀法、前驱体、锂离子电池
前言
锂离子电池具有高电压、高容量、无公害、无记忆效应、自放电少、应用温度范围宽、循环性能优异等诸多优点，被认为是性能卓越的新一代绿色高能电池，已经成为世界各国研究的热点之一。镍钴锰酸锂正极材料已经成为锂离子电池市场消费主流，应用超过了钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂。锂离子电池还能作为替代能源的储能装置直接用于航空航天、人造卫星、小型医疗仪器及及军事通讯设备领域中。合成镍钴锰酸锂前驱体的主要方法有高温固相法、共沉淀法、喷雾干燥法、水热法和溶胶凝胶法等。共沉淀法以沉淀反应为基础，是目前工业化普遍采用的制备工艺，也是制备球形镍钴锰酸锂前驱体的最佳方法。
1实验部分
1.试剂及设备
NiSO4 ?6H2O、CoSO4 ?7H2O、MnSO4 ?H2O、NaOH溶液、氨水溶液、100L反应釜（带夹套、搅拌装置）、pH计、粒度仪、扫描电镜、比表面积仪。
2.前驱体制备
镍钴锰三种金属元素溶度积不同,不能均匀沉淀，在络合剂氨水存在下能够使三种金属元素均匀沉淀,颗粒更加密实，形貌更加球形化。考虑到晶核发育的完整性，本文控制氨水与金属浓度比为0.5，底液氨浓度4g/L，转速200转/分钟，反应温度55℃。然后按照化学计量比Ni：Co：Mn：=5:2:3将配制好的1.5mol/L溶液和10mol/L氨水及 6mol NaOH 溶液，同时用计量泵并流加入到通有氮气和加有底水的反应釜中充分搅拌，进而合成了Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2前驱体。
2.结果与讨论
2.1进料速对前驱体粒径分布、振实、比表面积的影响
在保持氨镍比0.5、反应温度55℃，转速=200转/分钟，pH=11.5等不变的条件下，我们考察了进料速度即反应时间为36、24、12小时对前驱体性能的影响。表-1为不同反应时间合成的前驱体的理化数据。图-1不同反应时间合成的前驱体电镜照片。
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结合表-1和图-1发现，改变进料速度也即改变反应时间可以得到不同粒径分布的前驱体。随着反应时间的缩短，颗粒生长表现为不规则生长，球形度差、粒度分布变宽，颗粒疏松比表面积增大、振实密度偏低。相反，增加反应时间可以得到球形度较好、粒度分布集中，振实密度较大的前驱体。
2.2 pH对晶核粒径分布、比表面积、颗粒形貌的影响
在保持氨镍比0.5、反应温度55℃，转速=200转/分钟，反应时间36小时不变的条件下，我们考察了不同pH=11.5、12.0和12.5对前驱体的影响。表-2为不同pH合成的前驱体的理化数据。图-2不同pH合成的前驱体电镜照片。
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结合表-2和图-2发现，在保持氨镍比、进料速度、反应温度，转速、反应时间不变的条件下，随着pH的升高，即OH-浓度的增加，体系过饱和度增大，体系内小晶核的生成速率逐步增大，颗粒整体生长速度放缓，且一次颗粒逐步由粗变细，甚至呈无序片状。
结论
本文采用液相共沉淀法合成了球形Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2前驱体，并重点考察了进料速度与反应pH对前驱体粒径分布、振实、比表面积的影响。最终通过对前驱体样品粒径分布、比表、形貌进行表征，得到如下结论：
1.在保持其他不变的条件下，增加反应时间可以得到球形度较好、粒度分布集中，振实密度较大、比表适中的前驱体。
2、在保持其他不变的条件下，适当的提高反应pH能控制较好的颗粒生长速度和振实密度，但过高的pH不仅会改变颗粒形貌，而且会导致振实偏低、比表增大。
参考文献
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