【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料的，尤其是涉及一种不同粒度分布三元前驱体的制备方法和装置。
技术介绍
1、与其他二次电池相比，锂离子电池具有能量密度高和功能性强的特点，因而在便携式电动电器和设备、电动汽车和固定储能系统等各种应用中呈指数级增长。
2、为了满足多元化的应用需求，技术人员更深入地对锂离子电池的特性进行更深入地研究，以开发具有所需特性的电池，例如更大的容量、更高的能量密度、更长的使用寿命、更大的安全性和更低的环境影响。以上锂离子电池的这些特性是由正极的性能决定的，而正极的性能又来源于正极的前体材料。
3、在正极的前体材料方面，层状镍锰钴基材料由于具有容量高、结构强度大和热稳定性好的特点，是锂离子电池最具吸引力的正极之一。这些正极的前驱体材料是氢氧化镍锰钴(三元前驱体)，其主流制备方法是通过在连续搅拌槽反应器(简称反应釜)中的共沉淀产生。
4、不同粒径分布的三元前驱体具有不同的特点，应用方向也存在一定的差异。宽粒径分布的三元前驱体样品颗粒之间间隙小，振实密度高，使正极材料具有更高的能量密度。窄粒径分布的三元前驱体样品振实密度具有一定限制，但是由于具有颗粒大小、分布均匀的特点，能获得较高的功率并表现出较好的循环性能。
5、目前，采用共沉淀法制备三元前驱体的主流方法有三种：连续法、间歇法和半连续法。其中，连续法是进料和产品产出同时进行的方法，具有生产效率高，粒度分布宽的特点，稳定产出时其粒度分布的径距范围基本在0.8-2.5，但该方法对人员的操作能力要求较高。
6、间歇法是原
7、半连续法是原料不断地流入反应釜进行反应，釜满后进行溢流，如合格则输入储料罐；如不合格则溢流至其他反应釜反应。通常由3～6台连续反应釜组成一组独立生产系统。该方法控制简单且生产效率较高，制备的样品粒度分布较宽，径距范围基本在0.5-0.9。但半连续法由于受到固含量的限制，其产量由盐、碱的浓度和流量决定，产能具有一定限制；而且与间歇法相比，半连续法的粒径分布较宽。
8、为此有必要对现有的三元前驱体的制备方法进行改进。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种不同粒度分布三元前驱体的制备方法，在第一反应釜和第二反应釜中进行共沉淀反应，其中，第一反应釜进行反应结晶，第二反应釜进行清出母液操作，使浆料循环，粒度同步增长。该制备方法通过优化工艺，使操作简便，不仅能提高生产效率，还能更精细地控制粒度分布。本专利技术还提供了应用该不同粒度分布三元前驱体的制备方法的装置。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、不同粒度分布三元前驱体的制备方法，包括以下步骤：
4、s1.共沉淀反应前处理阶段
5、分别配制镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液；
6、将镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液加入至第一反应釜中，形成共沉淀反应底液，在温控环境下搅拌，使反应体系的含氧量体积百分比低于3％；
7、s2.共沉淀反应阶段，包括晶核制备阶段和晶核生长阶段；
8、其中，在晶核制备阶段，将镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液并流加入至第一反应釜中，制备晶核；
9、在晶核生长阶段，控制反应体系的ph为10.0-10.5，反应体系的铵根浓度为5.0-8.0g/l；在第一反应釜的液位到达溢流口后，浆料流入第二反应釜，并开始第一反应釜和第二反应釜之间的浆料循环；在第二反应釜的液位没过过滤棒时，开始清出母液，直至三元前驱体的颗粒粒径d50生长至5-15μm；
10、s3.共沉淀反应后处理阶段
11、对浆料进行陈化、洗涤和烘干，对烘干的物料进行除磁过筛并包装。
12、在其中一个优选的实施例中，在所述s2的晶核制备阶段中，将镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液并流加入至第一反应釜，控制反应体系的ph为11.6-12.0，反应体系的铵根浓度为3.0-8.0g/l，控制时间为10-60min。
13、在其中一个优选的实施例中，在所述s2的晶核生长阶段中，继续将镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液并流加入至第一反应釜，直至反应体系的ph由11.6-12.0调整至10.0-10.5，
14、铵根浓度由3.0-8.0g/l调整至5.0-8.0g/l。
15、在其中一个优选的实施例中，在所述s1中，镍钴锰混合盐溶液的浓度为1.0-2.5mol/l，氢氧化钠水溶液的浓度为5-12mol/l，氨水溶液的浓度为3-8mol/l。在其中一个优选的实施例中，在所述s1中，在温控环境下搅拌，设置第一反应釜的温度为45-60℃，搅拌的转速为100-500rpm。
16、在其中一个优选的实施例中，在所述s3中，停止进料，对第一反应釜和第二反应釜内的浆料进行陈化；对陈化后的浆料进行洗涤和烘干，之后进行除磁过筛并包装，从而得到径距范围为0.3-0.9的镍钴锰三元前驱体材料。
17、在其中一个优选的实施例中，所述镍钴锰三元前驱体材料的结构式为nixcoymn(1-x-y)(oh)2；
18、其中，0<x<1，0<y<1，0<z<1；
19、在其中一个优选的实施例中，所述镍钴锰三元前驱体材料的d50为8-12μm；在所述镍钴锰三元前驱体材料的结构式nixcoymn(1-x-y)(oh)2中，0.7≤x≤0.95，0≤y≤0.2，0≤z≤0.3。
20、本专利技术还提供了一种不同粒度分布三元前驱体的制备装置，其应用如上述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，包括第一反应釜、第二反应釜、管道和循环系统，所述管道连通于所述第一反应釜和所述第二反应釜，且所述管道连接于所述第一反应釜的溢流口；
21、所述第一反应釜为晶种釜，其设置有第一搅拌件和第一排料口；
22、所述第二反应釜为出清釜，所述第二反应釜的体积为所述第一反应釜的体积的2倍，所述第二反应釜设置有第二搅拌件和第二排料口；
23、所述循环系统也连通于所述第一反应釜和所述第二反应釜。
24、在其中一个优选的实施例中，所述第一反应釜设置有镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液的导入管道；
25、所述第一反应釜和所述第二反应釜均在惰性气体的气氛中进行反应。
26、基于上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有如下优点及有益效果：
27、(1)本专利技术提供的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，在第一反应釜和第二反应釜中进行共沉淀反应，其中，第一反应釜进行反应结晶，第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，在所述S2的晶核制备阶段中，将镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液并流加入至第一反应釜，控制反应体系的pH为11.6-12.0，反应体系的铵根浓度为3.0-8.0g/L，控制时间为10-60min。
3.根据权利要求2所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，在所述S2的晶核生长阶段中，继续将镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液并流加入至第一反应釜，直至反应体系的pH由11.6-12.0调整至10.0-10.5，铵根浓度由3.0-8.0g/L调整至5.0-8.0g/L。
4.根据权利要求1所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，在所述S1中，镍钴锰混合盐溶液的浓度为1.0-2.5mol/L，氢氧化钠水溶液的浓度为5-12mol/L，氨水溶液的浓度为3-8mol/L。
5.根据权利要求1所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，在所述S1中，在温控环境下搅拌
6.根据权利要求1所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，在所述S3中，停止进料，对第一反应釜和第二反应釜内的浆料进行陈化；对陈化后的浆料进行洗涤和烘干，之后进行除磁过筛并包装，从而得到径距范围为0.3-0.9的镍钴锰三元前驱体材料。
7.根据权利要求6所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，
9.不同粒度分布三元前驱体的制备装置，应用如权利要求1-8任一所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括第一反应釜、第二反应釜、管道和循环系统，所述管道连通于所述第一反应釜和所述第二反应釜，且所述管道连接于所述第一反应釜的溢流口；
10.根据权利要求9所述的不同粒度分布三元前驱体的制备装置，其特征在于，所述第一反应釜设置有镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液的导入管道；
...【技术特征摘要】
1.不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，在所述s2的晶核制备阶段中，将镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液并流加入至第一反应釜，控制反应体系的ph为11.6-12.0，反应体系的铵根浓度为3.0-8.0g/l，控制时间为10-60min。
3.根据权利要求2所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，在所述s2的晶核生长阶段中，继续将镍钴锰混合盐溶液、氢氧化钠水溶液和氨水溶液并流加入至第一反应釜，直至反应体系的ph由11.6-12.0调整至10.0-10.5，铵根浓度由3.0-8.0g/l调整至5.0-8.0g/l。
4.根据权利要求1所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特征在于，在所述s1中，镍钴锰混合盐溶液的浓度为1.0-2.5mol/l，氢氧化钠水溶液的浓度为5-12mol/l，氨水溶液的浓度为3-8mol/l。
5.根据权利要求1所述的不同粒度分布三元前驱体的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊，陈飞，刘持欢，孔科伟，唐攀，
申请(专利权)人：芜湖佳纳新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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