镍钴铝酸锂正极材料（LiNi1-x-yCoxAlyO2，NCA）具有比容量高、循环性能好、成本低等优点。已应用于特斯拉电动汽车，是未来动力电池正极材料的发展方向。方向。NCA的制备方法主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法等。共沉淀法具有Al元素分布均匀、工艺简单、成本低等特点，是制备NCA的主流途径之一。NCA。共沉淀法的技术路线分为共沉淀制备LiNi1-x-yCoxAly(OH)2前驱体(NCAOH)和高温烧结两个阶段。在制备NCAOH的过程中，由于使用了硫酸盐原料，NCAOH表面不可避免地吸附了硫酸根SO42-。另一方面，在NCAOH中，+3价Al3+在层压板中占据+2价Ni2+和Co2+的位置，使层压板部分带正电，使SO42-嵌入NCAOH层之间以保持电中性，结果NCAOH的S含量较高。而NCA的烧结温度一般≤℃，SO42-很难完全分解，导致NCA中S含量偏高，影响其电化学性能。传统的降低镍钴锰氢氧化物前驱体S含量的方法之一是用NaOH溶液洗涤，目前还没有降低NCAOH的S含量的相关报道。此外，对于NCAOH，由于Al元素的两性特性，它可能会溶解在碱液中。因此，有必要开发一种适用于NCAOH的洗涤液和工艺。层状双羟基复合金属氢氧化物（LDH）的插层化合物，又称插层水滑石，是由层状金属阳离子和层间阴离子调制而成，通式为[MⅡ1－xMⅢx(OH)2]x+(An－)x/n·mH2O，这类化合物中常见的层合+二价阳离子MⅡ包括Mg2+、Ni2+、Co2+等，+3价阳离子MⅢ包括Al3+、Fe3+等，层间阴离子An－包括无机阴离子、杂多酸阴离子、有机阴离子等。常见无机阴离子的交换容量顺序为：CO32-SO42-HPO42-F-Cl-B(OH)4-NO3-。因此，在NCAOH中用CO32-交换SO42-是可行的.本文选择Al含量高的前驱体Ni0.80Co0.15Al0.05(OH)2作为洗涤对象，采用Na2CO3溶液作为洗涤液。研究了洗涤温度和时间对洗涤效果的影响，并研究了NaOH溶液的洗涤效果。1实验1.1实验样品的制备和处理Ni:Co:Al=0.80:0.15:0.05（摩尔比）的混合硫酸盐溶液、NaOH溶液和NaOH溶液在反应器中通入氨进行反应，在整个合成过程中通入氮气进行保护。当D50=(5.5±0.2)μm时，停止进料，过滤反应器内的物料，用纯水冲洗得到Ni0.80Co0.15Al0.05(OH)2滤饼。称取gNi0.80Co0.15Al0.05(OH)2滤饼作为洗涤物，采用两次洗涤过程。每次加入2.5L洗涤液，在设定温度下搅拌洗涤2小时，静置除去上清液，完成一次洗涤过程。第二次洗涤后，加入2.5L纯水，在设定温度下搅拌洗涤2小时，过滤，用2L纯水漂洗。过滤后，将滤饼放入°C烘箱中15小时，通过74μm（目）。)洗涤后过筛以获得干燥的Ni0.80Co0.15Al0.05(OH)2样品。具体洗涤液浓度和洗涤温度见表1。
2结果与讨论2.1洗涤效果对比未洗涤样品（NCAOH-00）、Na2CO3溶液洗涤样品（NCAOH-01、NCAOH-02、NCAOH-03和NCAOH-04）和NaOH溶液洗涤样品（NCAOH-05、NCAOH-06和NCAOH-07)如图1所示。NCAOH-00的S含量很高，为6.8×10-3。通过比较NCAOH-00、NCAOH-01和NCAOH-02的S含量，可以看出随着c(Na2CO3)的增加，S含量显着降低。通过比较NCAOH-02、NCAOH-03、NCAOH-04的S含量可以看出，随着洗涤温度的降低，S含量会略有增加高的。由以上实验结果可知，较好的洗涤条件为c(Na2CO3)=0.5mol/L，洗涤温度为70℃。通过比较NCAOH-05、NCAOH-06和NCAOH-07的S含量和Al含量可以看出，随着c(NaOH)的增加，S含量逐渐降低，但减硫效果没有那么好作为Na2CO3溶液。NCAOH-00和NCAOH-02的Al%均为1.46%，接近Ni0.80Co0.15Al0.05(OH)2中Al%的1.47%的理论值，说明Al在实验条件。NCAOH-05、NCAOH-06和NCAOH-07的Al%逐渐下降，表明高浓度的c(NaOH)可能导致前驱体中的Al溶解。当c(NaOH)=1.0mol/L时，Al%为1.39%，溶解率约为4.8%。通过比较Na2CO3溶液和NaOH溶液的洗涤效果，可以看出Na2CO3溶液的减硫效果更明显，不会引起Al溶解。
图1各样品的S含量和Al含量2.2洗涤效果原因分析由于Na2CO3溶液具有一定的碱度，所以在讨论Na2CO3溶液的洗涤过程时，[CO32－]或[OH－]起主要作用。不同浓度c(Na2CO3)溶液中[CO32－]和[OH－]的近似计算（温度为25℃，不考虑浓溶液中离子浓度的影响），过程如下：
根据式(1)、式(2)、式(3)数值求解，可得到不同浓度c(Na2CO3)溶液中的[CO32－]和[OH－](25℃))，并计算溶液的pH值。结果如表2所示。从表2中可以看出，随着c(Na2CO3)从0.01mol/L增加到1.0mol/L，pH从11.10增加到12.12，变化不大。当c(Na2CO3)≥0.2mol/L时，溶液中[CO32－]/c(Na2CO3)达到97%以上，[CO32－]/[OH－]达到30倍以上，说明c(Na2CO3)溶液中的主要阴离子是[CO32-]。具体的换句话说，[OH－]≈0.01mol/L在0.5mol/LNa2CO3溶液中，远小于0.2mol/L，因此Na2CO3溶液的洗涤过程不会导致Al溶解。NCAOH-02的S含量远低于NaOH溶液洗涤的样品，因此在Na2CO3溶液洗涤过程中减少S的过程中，[CO32－]起主要作用，效果非常明显。NCAOH-00、NCAOH-02。NCAOH-06的傅里叶变换红外吸收光谱（FTIR）如图2所示。在NCAOH-00的FTIR中，~cm-1（区域1），~cm-1（区域2），~cm-1（区域3）分别对应羟基（-OH）的伸缩振动峰、桥振动峰和弯曲振动峰，而NCAOH-02和NCAOH-06在区域1至3的吸收峰分别为非常弱。推测造成这种现象的原因是NCAOH-00没有经过时效处理，表面有生长。过程中残留的活性-OH，洗涤后，-OH大大减少。在FTIR中，~cm-1（区域4）归因于SO42-的伸缩振动峰。峰强度为NCAOH-00NCAOH-06NCAOH-02，与S含量测试结果一致。在NCAOH-02的FTIR中，观察到~cm-1（区域5）和~cm-1（区域6）的弱吸收峰，对应于CO32-的反对称振动峰和反对称弯曲振动峰。.NCAOH-00在5区和6区没有吸收峰，说明NCAOH-00中基本没有CO32-，这是由于合成过程中N2气氛的保护作用。NCAOH-06在5区和6区有很弱的吸收峰，这可能是由于洗涤过程中空气中的CO2溶解到洗涤液中并最终留在样品中所致。从FTIR结果可以看出，在Na2CO3溶液的洗涤过程中，CO32-起到了交换SO42-的作用。
图2NCAOH-00、NCAOH-02和NCAOH-06的傅里叶变换红外光谱吸收光谱
2.3对其他关键指标的影响用Na2CO3溶液洗涤降低S取得了很好的效果。在此基础上，进一步研究了Na2CO3溶液洗涤的粒径和分布，微观形貌和晶体结构的影响。NCAOH-00、NCAOH-01、NCAOH-02的粒度分布图和关键粒度指标数据见图3。NCAOH-00、NCAOH-01、NCAOH-02的粒度分布图基本吻合完全，而且关键粒度指标数据D00、D05、D10、D50、D90、D95、D和直径也基本一致，说明不同浓度的Na2CO3溶液洗涤后，对粒度无明显影响和NCAOH的分布。
图3NCAOH-00、NCAOH-01、NCAOH-02粒径分布图及关键参数
NCAOH-00、NCAOH-01、NCAOH-02的SEM照片如图4所示。从NCAOH-00的SEM照片[图。由图4(a)、4(b)]可知，NCAOH-00的二次粒子大部分为准球形粒子，部分细小的二次粒子形态略有不规则；形态是片状的。NCAOH-01[图4(c)、图4(d)]和NCAOH-02[图4(e)、图4(f)]的二次粒子和一次粒子与NCAOH-00一致，说明差异Na2CO3溶液洗涤浓度对NCAOH微观形貌无明显影响。
图4SEM照片NCAOH-00、NCAOH-01和NCAOH-02的XRD谱如图5所示。NCAOH-00的XRD谱中，主要衍射峰位置与βNi(OH)2(PDF#14-)一致）。弱衍射峰出现在11.3°、22.6°和34.6°，对应于α-Ni(OH)2的()、()和()。这是由于前驱体+三价Al3+的掺杂量较高造成的。NCAOH-01和NCAOH-02的XRD谱与NCAOH-00的XRD谱一致，表明不同浓度的Na2CO3溶液洗涤对NCAOH的晶体结构无明显影响。3结论在用Na2CO3溶液洗涤LiNi1-x-yCoxAly(OH)2的过程中，提高c(Na2CO3)和洗涤温度有利于降低S含量。在c(Na2CO3)=0.5mol/L、洗涤温度70℃的洗涤工艺条件下，S含量为6.7×10-4，前驱体Al不溶解，洗涤效果明显优于NaOH解决方案。此外，Na2CO3溶液洗涤过程对粒度分布、微观形貌和晶体结构没有显着影响。综合以上结果可以看出，Na2CO3溶液洗涤工艺是降低LiNi1-x-yCoxAly(OH)2中S含量的一种简单有效的方法