从颗粒材料中除去水的方法技术

本发明专利技术涉及从选自包含至少一种镍或钴和至少一种除镍以外的金属的(氧)氢氧化物和碳酸盐的颗粒材料中除去水的方法，所述方法包括将至少一种相对于所述颗粒材料具有1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从颗粒材料中除去水的方法
[0001]本专利技术涉及一种从选自包含至少一种镍或钴和至少一种除镍以外的金属的(氧)氢氧化物和碳酸盐的颗粒材料中除去水的方法，所述方法包括将至少一种相对于所述颗粒材料具有1
‑
30重量％的含水量的颗粒材料引入具有外部加热元件的回转窑中，并使其与气流一起移动通过回转窑的步骤，其中所得产物的残余水分为50ppm至1.5重量％。
[0002]从颗粒状固体材料中除去水一直是一个非常令人感兴趣的话题。湿材料的干燥是工业前和工业工艺技术中的一项基本操作。必须应对若干挑战：在许多情况下，需要保留所述颗粒材料的形貌，并且希望不发生起尘、结块或成环。热传递必须高效：由于高蒸发能量，必须将大量能量传递到湿材料，且无论能量如何产生，高能量损失都是不希望的。
[0003]在连续工艺中，水的除去带来了甚至更多的挑战，因为在许多连续反应器中，反应时间是平均时间。由于次级颗粒的不完全反应和分别地，不希望的附聚，需要避免颗粒群的捷径(shortcut)和超长停留时间。
[0004]在锂离子电池组用阴极活性材料的制备期间，除水话题越来越受到关注。相应的复合氧化物通常通过使用两步法制备。在第一步中，通过从溶液中沉淀而制备过渡金属的微溶性化合物，例如碳酸盐或氢氧化物。该微溶性盐在许多情况下也称为前体。预期该前体在其粒度分布和内部物理结构方面符合严格的规范，其特征在于例如其球度或比表面积(BET表面积)。在第二步中，将所述前体与锂化合物(例如Li2CO3、LiOH或Li2O)复合，并在高温(例如600
‑
>1100℃)下煅烧。因此，在两步之间除去水是至关重要的。非常希望在包括含水量的组成和包括粒度分布的形貌方面的均匀前体。
[0005]在许多情况下，在共沉淀之后，通过固液分离方法，特别是通过过滤，将前体与母液分离。所得滤饼可包含高达30重量％的水。除去所述水需要大量能量。同时，希望不负面影响前体的形貌。
[0006]因此，本专利技术的目的是提供一种方法，通过该方法可以以经济的方式从颗粒材料中除去水，其中保持颗粒材料的形貌。另一目的是提供一种用于实施该方法的反应器。
[0007]因此，已发现了开头所定义的方法，下文也称为“本专利技术方法”或“根据本专利技术的方法”。本专利技术方法是一种连续方法。
[0008]本专利技术方法从颗粒材料(也称为颗粒状固体)开始，特别是从滤饼开始。在本专利技术方法中引入的所述颗粒材料是湿的。在本专利技术的上下文中，这意味着湿颗粒材料的含水量为1
‑
30重量％。含水量可通过在100℃的温度下真空干燥直至重量保持不变来测定。在本专利技术方法期间，所述湿颗粒材料以糊、浆料或湿粉末或附聚的湿粉末的形式引入。在优选实施方案中，湿颗粒材料作为滤饼提供。
[0009]所述颗粒材料的平均直径(d
50
)可为1μm至1mm，优选为2
‑
100μm。平均直径有利地通过激光衍射测定，并且在本专利技术的上下文中，其指的是质量中值。所述颗粒材料可具有不规则形状，但在优选实施方案中，所述颗粒物质具有规则形状，例如类球状或者甚至球状。纵横比可为1
‑
10，优选为1
‑
3，甚至更优选为1
‑
1.1。纵横比定义为宽度与长度之比，或者特别是最长维度中的粒径与最短维度中的粒径之比。完美球形颗粒的纵横比为1。
[0010]在本专利技术的优选实施方案中，湿颗粒材料作为滤饼从锂离子电池组用阴极活性材
料的前体的沉淀或优选共沉淀中提供。在该类实施方案中，所述颗粒状固体的平均粒径(d
50
)优选为2
‑
20μm，甚至更优选为3
‑
15μm。例如，湿颗粒材料可由氢氧化镍或氢氧化钴沉淀或碳酸镍或碳酸钴沉淀或共沉淀作为滤饼提供。
[0011]颗粒材料选自过渡金属的氧化物、(氧)氢氧化物和碳酸盐，优选碳酸盐，甚至更优选(氧)氢氧化物。术语氧氢氧化物(oxyhydroxide)不仅指含有相同化学计量份额的氧离子和氢氧根离子的化合物，还指非化学计量比的化合物。
[0012]颗粒材料选自包含至少一种选自镍或钴的过渡金属和至少一种除镍以外的金属的(氧)氢氧化物和碳酸盐。因此，其可为氧氢氧化钴或氢氧化钴或碳酸钴或镍的碳酸盐或(氧)氢氧化物，其包含至少一种除镍以外的金属，例如锰或钴。
[0013]在本专利技术的一个实施方案中，所述颗粒材料选自镍和至少一种选自钴和锰的过渡金属并且任选包含至少一种选自Mg、Al、Ba、Ti、Zr、Nb、Ta、W、Mo、Sb和Y的其他金属的复合(氧)氢氧化物。
[0014]在本专利技术的一个实施方案中，所述颗粒材料选自镍和至少一种选自钴和锰的过渡金属并且任选包含至少一种选自Mg、Al、Ba、Ti、Zr、Nb、Ta、W、Mo、Sb和Y的其他金属的复合碳酸盐，优选选自镍和锰的复合碳酸盐。就此而言，碳酸盐包括碱式碳酸盐，即也包含一些氢氧根或氧抗衡离子的碳酸盐。
[0015]湿颗粒材料可包含少量的锂，例如相对于钴或镍和钴以及存在于所述(氧)氢氧化物或碳酸盐中的其他过渡金属的总和为1.5
‑
3摩尔％(视情况而定)。
[0016]在本专利技术的优选实施方案中，湿颗粒材料不含锂。就此而言，“不含锂”是指锂含量小于1mol％，相对于钴或镍和钴以及存在于所述(氧)氢氧化物或碳酸盐中的其他过渡金属的总和(视情况而定)。
[0017]某些元素无处不在。在本专利技术的上下文中，作为杂质的普遍存在的金属如钠、钙、铁或锌的痕量将不在本专利技术描述中考虑。就此而言的痕量是0.02摩尔％或更低，相对于起始材料的总金属含量。此外，也忽略来自任何硫酸盐起始材料的残余硫酸根阴离子。
[0018]在本专利技术的一个实施方案中，镍和至少一种选自钴和锰的过渡金属的混合碳酸盐或混合氢氧化物的金属部分对应于通式(I)：
[0019]Ni
a
M
1b
Mn
c
(I)
[0020]其中变量各自定义如下：
[0021]M1为Co或Co与至少一种选自Ti、Zr、Al和Mg的金属的组合，
[0022]a为0.15
‑
0.95，优选为0.6
‑
0.92或0.15
‑
0.3，
[0023]b为0
‑
0.35，优选为0.05
‑
0.2，
[0024]c为0
‑
0.8，优选为0.05
‑
0.2，
[0025]并且a+b+c＝1.0，并且b和c中的至少一个大于零。
[0026]在本专利技术的一个实施方案中，颗粒状固体的平均停留时间为30分钟至5小时，优选为1
‑
3小时。就此而言，平均停留时间是指颗粒材料在回转窑中的平均停留时间。
[0027]在本专利技术的一个实施方案中，湿颗粒固体在环境温度下引入回转窑中。在本专利技术的另一实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.从选自包含至少一种选自镍或钴的过渡金属和至少一种除镍以外的金属的(氧)氢氧化物和碳酸盐的颗粒材料中除去水的方法，所述方法包括将至少一种相对于所述颗粒材料具有1
‑
30重量％的含水量的颗粒材料引入具有外部加热元件的回转窑中，并使其与气流一起移动通过回转窑的步骤，其中所得产物的残余水分为50ppm至1.5重量％。2.根据权利要求1所述的方法，其中气流相对于颗粒材料的运动是逆流的。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中该颗粒材料选自镍和至少一种选自钴和锰的过渡金属并且任选地包含至少一种选自Mg、Al、Ba、Ti、Zr、Nb、Ta、W、Mo、Sb和Y的其他金属的复合(氧)氢氧化物。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中该气流的入口温度为0
‑
1400℃。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述颗粒材料不含锂。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：