一種鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法及裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法及裝置，其特點(diǎn)是：配制含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液和含有氨水的強(qiáng)堿溶液；將鎳鈷鋁混合鹽溶液和強(qiáng)堿溶液勻速并流同步注入盛放有底液的反應(yīng)釜中進(jìn)行共沉淀反應(yīng)；鎳鈷鋁混合鹽溶液注入完畢后，停止強(qiáng)堿溶液的加入，反應(yīng)完全后將漿液陳化，再進(jìn)行液固分離，得到鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體。本發(fā)明將絡(luò)合劑直接加入到鋁鹽溶液中，共同沉淀反應(yīng)前通過(guò)絡(luò)合劑與鋁離子絡(luò)合，防止鋁進(jìn)入反應(yīng)體系后馬上成核沉淀；同時(shí)鎳鹽、鈷鹽和鋁鹽共同配成混合鹽溶液，保證所形成的前驅(qū)體中鎳鈷鋁的比例在任何時(shí)候都是與所需要的鎳鈷鋁酸鋰材料比例是一致的，從而使鎳鈷鋁能夠均勻的進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，得到形貌、粒度、致密性等指標(biāo)均高于同類(lèi)產(chǎn)品的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池正極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳鈷鋁三元正極材料(NCA，即鎳鈷鋁酸鋰)具有高比容量、高電壓以及良好的循環(huán)性能等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)引起了廣泛的關(guān)注。NCA材料屬于摻鋁型鎳鈷系列正極材料，鎳鈷系列正極材料中代表性材料是LiNiQ.8COQ.202，該組分的正極材料相對(duì)于同系列材料具有較好的能量密度，但是耐過(guò)充能力差、熱穩(wěn)定性差、首次放電不可逆容量高等缺點(diǎn)。LiN1.8COQ.202材料中加入Al元素不但可以穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu)，增加鋰離子的擴(kuò)散性能，同時(shí)明顯抑制充放電過(guò)程中的放熱反應(yīng)，有效改善材料的充放電性能和耐過(guò)充性能。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鎳鈷鋁三元正極材料(NCA)進(jìn)行了廣泛的探索研究。
[0003]NCA正極材料的主要制備方法是先采用化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鋁前驅(qū)體，再與鋰鹽煅燒得到NCA材料。由于氫氧化鋁的溶度積常數(shù)為1.3 X 10—33，而氫氧化鎳和氫氧化鈷(二價(jià))的分別為2 X 10—15和1.6 X 10—15，因此采用化學(xué)共沉淀法制備鎳鈷鋁前驅(qū)體時(shí)，三價(jià)的鋁離子沉淀速度特別快，不但難以與鎳和鈷沉淀形成均勻的單一層狀結(jié)構(gòu)，也難以形成球形大顆粒沉淀，因此前驅(qū)體摻鋰鹽煅燒得到的NCA材料性能指標(biāo)不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在問(wèn)題和不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)鎳鈷鋁共同沉淀，得到鎳鈷鋁前驅(qū)體中各元素分布均勻，結(jié)晶完全且結(jié)構(gòu)緊致的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法及裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法及裝置，其特點(diǎn)是包括以下步驟:
1)配制含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液和含有氨水的強(qiáng)堿溶液；
2)將配好的鎳鈷鋁混合鹽溶液和強(qiáng)堿溶液勻速并流同步注入盛放有底液的反應(yīng)釜中進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，且在注入溶液的過(guò)程中通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌器旋轉(zhuǎn)攪拌，并通過(guò)調(diào)節(jié)強(qiáng)堿溶液的加入速度來(lái)控制反應(yīng)釜中溶液的PH值保持在10?12之間；
3)鎳鈷鋁混合鹽溶液注入完畢后，停止強(qiáng)堿溶液的加入，沉淀反應(yīng)時(shí)間為6?16h，反應(yīng)完全后將漿液陳化4?8h，再進(jìn)行液固分離，分離后的固體產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥和過(guò)篩后得到鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體。
[0006]其中，所述含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液的配制方法是先將可溶性鋁鹽與絡(luò)合劑溶解于去離子水中，鋁離子與絡(luò)合劑反應(yīng)生成鋁絡(luò)合物后，再加入可溶性鎳鹽和可溶性鈷鹽;且所述鎳鈷鋁混合鹽溶液中金屬離子的濃度為0.5?3.5mol/L。
[0007]所述可溶性鋁鹽、可溶性鎳鹽和可溶性鈷鹽為硫酸鹽或氯化鹽或硝酸鹽或乙酸土卜
ΠΤΤ.0
[0008]所述絡(luò)合劑為氨水、海藻酸鈉、水楊酸鈉、乙二醇、葡萄糖酸鈉、反式I，2_環(huán)己二胺四乙酸(CYDTA)或乙二胺四乙酸二鈉(EDTA 二鈉)中的一種或幾種組合，且鋁離子與絡(luò)合劑的摩爾比為1:(1?5)。
[0009]所述含有氨水的強(qiáng)堿溶液由5.0?6.0M的強(qiáng)堿溶液加入0.5?IM的氨水配制而成，且強(qiáng)堿溶液的主要為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
[0010]所述底液為含有氨水的氫氧化鈉溶液，其初始pH值控制在10?11，初始溫度控制在40?60°C，且底液中氨水的初始濃度控制在15g/L?40g/L。
[0011]所述攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在200?400r/min，且反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)溫度控制在30?70。。。
[0012]所述分離后的固體產(chǎn)物是用30?50°C、5%(wt)的氫氧化鈉溶液洗滌4?6次，然后用去離子水洗滌至pH值為8?10，洗滌后在100?160°C下干燥4?8h。
[0013]本發(fā)明所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備裝置，其特點(diǎn)是:包括釜體及設(shè)置在釜體上的攪拌器、擋流板、加料口、加熱管、溫度傳感器、PH計(jì)電極、進(jìn)氣口、排氣口和放料口，其中所述攪拌器包括攪拌軸和攪拌槳，所述攪拌軸的一端穿入釜體內(nèi)與攪拌槳相連接，其另一端通過(guò)減速機(jī)與釜體旁邊設(shè)置的電機(jī)相連接。
[0014]所述攪拌漿設(shè)置有二組，其中一組設(shè)置在攪拌軸的中部，另一組設(shè)置在攪拌軸的下端，其中設(shè)置在攪拌軸中部的攪拌漿為三葉平直渦輪式攪拌槳且其直徑為釜徑的1/5?1/3，設(shè)置在攪拌軸下端的攪拌器為六折葉圓盤(pán)渦輪式攪拌漿或四折葉圓盤(pán)渦輪式攪拌漿且其直徑為釜徑的1/3?1/2，所述二組攪拌漿的寬均為其直徑的1/10?1/5。
[0015]所述擋流板設(shè)置有2?4塊，且均勻分布在釜體的內(nèi)壁上，所述擋流板的寬為釜徑的1/16?1/8，長(zhǎng)度為釜高的2/3。
[0016]所述加熱管設(shè)置有2?4根，且其高度為釜高的1/2?3/4。
[0017]所述加料口設(shè)置有2?6個(gè)。
[0018]所述釜體的內(nèi)壁設(shè)有PE塑料層，釜體的外壁設(shè)有保溫套。
[0019]所述釜體的徑高比為1:(0.5?1.5)，容積為0.01?6立方米。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明將絡(luò)合劑直接加入到鋁鹽溶液中，共同沉淀反應(yīng)前通過(guò)絡(luò)合劑與鋁離子絡(luò)合，防止鋁進(jìn)入反應(yīng)體系后馬上成核沉淀；同時(shí)鎳鹽、鈷鹽和鋁鹽共同配成混合鹽溶液，保證所形成的前驅(qū)體中鎳鈷鋁的比例在任何時(shí)候都是與所需要的鎳鈷鋁酸鋰材料比例是一致的，從而使鎳鈷鋁能夠均勻的進(jìn)行共沉淀反應(yīng);反應(yīng)釜在加料口、加熱管、攪拌和釜體內(nèi)壁擋流板上的改進(jìn)，可以使料液進(jìn)入反應(yīng)釜后擴(kuò)散速度快，在釜體內(nèi)部形成一個(gè)溫度、PH值及物質(zhì)分布穩(wěn)定的反應(yīng)區(qū)，有利于鋁絡(luò)合物緩慢水解生成Al(OH)3的速度保持一致，并與鎳鈷離子共沉淀反應(yīng)速度相當(dāng)，從而實(shí)現(xiàn)鎳鈷鋁共同沉淀，得到各元素分布均勻的鎳鈷鋁前驅(qū)體。本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單易控制，反應(yīng)前通過(guò)將絡(luò)合劑與鋁離子絡(luò)合，通過(guò)對(duì)氨水濃度及pH值的合理管控，可以縮短反應(yīng)時(shí)間，提高產(chǎn)能，得到形貌、粒度、致密性等指標(biāo)均高于同類(lèi)產(chǎn)品的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體。
[0021 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明制備的球形鎳鈷鋁前驅(qū)體SEM圖。
[0023]圖2為本發(fā)明所述制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明所述制備裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法，包括以下步驟:
1)配制含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液和含有氨水的強(qiáng)堿溶液;其中，含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液的配制方法是先將可溶性鋁鹽與絡(luò)合劑溶解于去離子水中，鋁離子與絡(luò)合劑反應(yīng)生成鋁絡(luò)合物后(溶解后攪拌5?15min)，再加入可溶性鎳鹽和可溶性鈷鹽;且鎳鈷鋁混合鹽溶液中金屬離子的濃度為0.5?3.5mol/L，并且鎳、鈷、鋁離子的總摩爾比例是可以按所需制備的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體中鎳鈷鋁摩爾比例進(jìn)行配制;其中，可溶性鋁鹽、可溶性鎳鹽和可溶性鈷鹽為硫酸鹽或氯化鹽或硝酸鹽或乙酸鹽;絡(luò)合劑為氨水、海藻酸鈉、水楊酸鈉、乙二醇、葡萄糖酸鈉、反式I，2_環(huán)己二胺四乙酸(CYDTA)或乙二胺四乙酸二鈉(EDTA二鈉)中的一種或幾種組合，且鋁離子與絡(luò)合劑的摩爾比為1: (I?5);含有氨水的強(qiáng)堿溶液則由5.0?6.0M的強(qiáng)堿溶液加入0.5?IM的氨水配制而成，且強(qiáng)堿溶液的主要為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液；
2)將配好的鎳鈷鋁混合鹽溶液和強(qiáng)堿溶液勻速并流同步注入盛放有底液的反應(yīng)釜中進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，且在注入溶液的過(guò)程中通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌器旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在200?400r/min，并通過(guò)調(diào)節(jié)強(qiáng)堿溶液的加入速度來(lái)控制反應(yīng)釜中溶液的pH值保持在10?12之間；其中，底液為含有氨水的氫氧化鈉溶液，其初始pH值控制在10?11，初始溫度控制在40?60°C，且底液中氨水的初始濃度控制在15g/L?40g/L;
3)鎳鈷鋁混合鹽溶液注入完畢后，停止強(qiáng)堿溶液的加入，沉淀反應(yīng)時(shí)間為6?16h，優(yōu)選8?10h，且反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)溫度控制在30?70°C，反應(yīng)完全后將漿液陳化4?8h，再進(jìn)行液固分離，分離后的固體產(chǎn)物先經(jīng)30?50 0C、5%(wt)的氫氧化鈉溶液洗滌4?6次，然后用去離子水洗滌至PH值為8?10，且洗滌后在100?160°C下干燥4?8h，并過(guò)篩后得到鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體。
[0026]本發(fā)明將絡(luò)合劑溶于含鋁溶液中，再加入含可溶性的鎳鹽和鈷鹽配置成混合鹽溶液，該絡(luò)合劑與鋁離子的絡(luò)合能力較鎳鈷離子強(qiáng)，與鋁離子形成鋁絡(luò)合物，該鋁絡(luò)合物在中性或堿性環(huán)境中會(huì)緩慢水解(可以通過(guò)溫度、pH值等控制)，然后生成Al(OH)3沉淀;鎳鈷鋁前驅(qū)體制備裝置是通過(guò)改進(jìn)反應(yīng)釜的釜體結(jié)構(gòu)，提高物質(zhì)彌散速度，形成一個(gè)物質(zhì)、溫度及PH值均勻穩(wěn)定分布的反應(yīng)區(qū)。采用上述制備方法及裝置，將添加了氨水的強(qiáng)堿溶液(沉淀劑溶液)，與添加了絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液同時(shí)加入含有一定底液的反應(yīng)釜中，釜體中的物料快速擴(kuò)散均勻，形成一個(gè)物質(zhì)、溫度及pH值均勻穩(wěn)定分布的反應(yīng)區(qū)，這有利于鋁絡(luò)合物在強(qiáng)堿恒溫環(huán)境下緩慢水解生成Al(OH)3的速度保持一致，并與鎳鈷離子共沉淀反應(yīng)速度相當(dāng)，從而實(shí)現(xiàn)鎳鈷鋁共同沉淀，得到鎳鈷鋁前驅(qū)體中各元素分布均勻，結(jié)晶完全且結(jié)構(gòu)緊致。
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0028]實(shí)施例1:
將80g由氨水和水楊酸鈉形成的絡(luò)合劑溶于3L去離子水中，待其溶解后加入152g Al2(SO4)3.18H20，溶解后繼續(xù)攪拌1min再加入 1912g NiSO4.6H20和384g CoSO4.7H20，攪拌溶解得到含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液，特別強(qiáng)調(diào)的是鎳、鈷、鋁離子的摩爾比與所需制備的鎳鈷鋁酸鋰材料中的鎳鈷鋁的摩爾比例是一致的，即均為0.8:0.15:0.05，以保證所形成的前驅(qū)體中鎳鈷鋁的比例在反應(yīng)過(guò)程的任何時(shí)候都是與所需要的鎳鈷鋁酸鋰材料比例是一致的，且材料成分在任何時(shí)候都是均一的;配置孔濃度為6M的氫氧化鈉溶液，加入氨水混合均勻后得到氨濃度為IM的強(qiáng)堿溶液；
向20L的反應(yīng)釜中加入3L底液，加熱至50°C，攪拌速度控制在250?300r/min，加入鎳鈷鋁混合鹽溶液，其流速為0.3L/h(通過(guò)控制鎳鈷鋁混合鹽溶液注入速度來(lái)控制共沉淀反應(yīng)時(shí)間)，同時(shí)并流加入強(qiáng)堿溶液，調(diào)節(jié)強(qiáng)堿溶液的流速以控制反應(yīng)釜中溶液的PH值在10.5?
11.5之間，同時(shí)控制反應(yīng)體系的溫度為50±5°C之間；鎳鈷鋁混合鹽溶液加入完畢后，停止加入強(qiáng)堿溶液，放出漿液陳化8h后進(jìn)行固液分離，得到的固體產(chǎn)物采用50 0C 5%的氫氧化鈉溶液洗滌4次，再用去離子水洗滌4次后將固體產(chǎn)物在130°C下烘干10h，過(guò)200目篩，得到Ni0.8Coq.150A1q.Q5 (OH)2 前驅(qū)體，如圖1所示。
[0029]實(shí)施例2:
將1g作為絡(luò)合劑的乙二醇加入3L的去離子水中，待其溶解后加入1lg Al2(SO4)3.18H20，溶解后繼續(xù)攪拌 15min，在加入227g C4H6O4C0.4H20和 1195g C4H6O4Ni.4H20攪拌至溶解得到含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液;配置9L濃度為5M的氫氧化鈉溶液，加入氨水混合均勻后得到氨濃度為0.8M的強(qiáng)堿溶液；
向20L的反應(yīng)釜中加入3L底液，并加熱至60°C后，攪拌速度控制在200?250r/min，同時(shí)并流加入鎳鈷鋁混合鹽溶液和強(qiáng)堿溶液，鎳鈷鋁混合鹽溶液的流速為0.35L/h，調(diào)節(jié)強(qiáng)堿溶液的流速以控制反應(yīng)釜中溶液的pH值控制在10.5?11.5之間;鎳鈷鋁混合鹽溶液加入完畢后，停止加入強(qiáng)堿溶液，排出漿液陳化6h后進(jìn)行固液分離，采用40 °C 5%的氫氧化鈉溶液洗滌4次，再用去離子水洗滌4次后將固體產(chǎn)物在I 60°C下烘干Sh，過(guò)200目篩，得到N1.sCo0.BOAl0.Q5(OH)2 前驅(qū)體。
[0030]如圖2-圖3所示，本發(fā)明所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備裝置，該裝置為反應(yīng)釜，其包括釜體I及設(shè)置在釜體I上的攪拌器2、擋流板3、加料口 4、加熱管5、溫度傳感器6、pH計(jì)電極7、進(jìn)氣□ 8、排氣口 9和放料□ 10，其中所述攪拌器2包括攪拌軸11和攪拌槳12，所述攪拌軸11的一端穿入釜體I內(nèi)與攪拌槳12相連接，其另一端通過(guò)減速機(jī)13與釜體旁邊設(shè)置的電機(jī)14相連接，所述加料口 4、加熱管5、溫度傳感器6和pH計(jì)電極7的頂部均固定在釜體頂部的釜蓋15上。
[0031]攪拌漿12設(shè)置有二組，其中一組設(shè)置在攪拌軸11的中部，另一組設(shè)置在攪拌軸11的下端，設(shè)置在攪拌軸中部的攪拌槳為三葉平直渦輪式攪拌槳且其直徑為釜徑的1/5?I/3，設(shè)置在攪拌軸下端的攪拌槳為六折葉圓盤(pán)渦輪式攪拌槳或四折葉圓盤(pán)渦輪式攪拌槳且其直徑為釜徑的1/3?1/2，而且二組攪拌槳的寬均為其直徑的1/10?1/5。其中，六折葉圓盤(pán)渦輪式攪拌槳或四折葉圓盤(pán)渦輪式攪拌槳屬于混流式攪拌槳，攪拌時(shí)在攪拌槳上方主要產(chǎn)生強(qiáng)大軸向流擴(kuò)散，而下方形成一徑向流擴(kuò)散循環(huán)，強(qiáng)有力的攪拌可以使流體迅速軸向擴(kuò)散循環(huán)，防止底部料液沉降;三葉平直渦輪式攪拌槳屬于徑向流攪拌槳，攪拌時(shí)產(chǎn)生一個(gè)較大的水平剪切力使流體形成徑向流擴(kuò)散循環(huán)，打散流體軸向擴(kuò)散循環(huán)，使物料快速水平彌散。兩組攪拌槳可以實(shí)現(xiàn)物料在軸向和徑向的擴(kuò)散循環(huán)，形成一個(gè)相對(duì)均勻穩(wěn)定的反應(yīng)區(qū)。
[0032]擋流板3可根據(jù)反應(yīng)釜的大小而設(shè)置所需數(shù)量，通常是設(shè)置2?4塊，且均勻分布在釜體I的內(nèi)壁上，并且擋流板3的寬為釜徑的1/16?1/8，長(zhǎng)度為釜高的2/3。擋流板3的作用是打散料液因攪拌形成漩渦或?qū)恿鳡顟B(tài)，打破紊流，使流體更加無(wú)序均勻化。
[0033]加熱管5的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際的使用需要進(jìn)行設(shè)置，通常是設(shè)置2?4根，且其高度為釜高的1/2?3/4，即其底端在兩組攪拌槳之間。而且，溫度傳感器6和pH計(jì)電極7的底端在兩組攪拌槳之間。
[0034]加料口4可根據(jù)反應(yīng)釜的大小而設(shè)置所需數(shù)量，通常是設(shè)置2?6個(gè)。例如:采用容積較大的反應(yīng)釜(5立方米)，可以選用6個(gè)加料口，該6個(gè)加料口均勻分布在釜蓋上，間隔加入兩種料液(相鄰的加料口注入的是不同的溶液)，有利于大容積反應(yīng)釜中反應(yīng)物料迅速擴(kuò)散均勻。同時(shí)，加料口4的出料端是位于兩組攪拌槳之間，由于兩組攪拌槳中間有很強(qiáng)的徑向流，有利于料液迅速水平彌散。
[0035]釜體的徑高比為1:(0.5?1.5)，容積為0.01?6立方米?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用選擇，若反應(yīng)釜中固體沉淀物多，料液粘稠，可選用1:1.5的徑高比，采用較大的攪拌強(qiáng)度，使物料快速擴(kuò)散均勻，防止料液沉降在釜體底部。
[0036]釜體I的內(nèi)壁設(shè)有PE塑料層，釜體I的外壁設(shè)有保溫套。設(shè)置PE塑料層是為了防止三元材料前驅(qū)體鐵含量超標(biāo)，設(shè)置保溫套是為了維持釜體內(nèi)部的能量平衡。
[0037]本發(fā)明是通過(guò)實(shí)施例來(lái)描述的，但并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制，參照本發(fā)明的描述，所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變化，如對(duì)于本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士是容易想到的，這樣的變化應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法，包括以下步驟: 1)配制含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液和含有氨水的強(qiáng)堿溶液； 2)將配好的鎳鈷鋁混合鹽溶液和強(qiáng)堿溶液勻速并流同步注入盛放有底液的反應(yīng)釜中進(jìn)行共沉淀反應(yīng)，且在注入溶液的過(guò)程中通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌器旋轉(zhuǎn)攪拌，并通過(guò)調(diào)節(jié)強(qiáng)堿溶液的加入速度來(lái)控制反應(yīng)釜中溶液的PH值保持在10?12之間； 3)鎳鈷鋁混合鹽溶液注入完畢后，停止強(qiáng)堿溶液的加入，沉淀反應(yīng)時(shí)間為6?16h，反應(yīng)完全后將漿液陳化4?8h，再進(jìn)行液固分離，分離后的固體產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥和過(guò)篩后得到鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法，其特征在于:所述含有絡(luò)合劑的鎳鈷鋁混合鹽溶液的配制方法是先將可溶性鋁鹽與絡(luò)合劑溶解于去離子水中，鋁離子與絡(luò)合劑反應(yīng)生成鋁絡(luò)合物后，再加入可溶性鎳鹽和可溶性鈷鹽;且所述鎳鈷鋁混合鹽溶液中金屬離子的濃度為0.5?3.5mol/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法，其特征在于:所述絡(luò)合劑為氨水、海藻酸鈉、水楊酸鈉、乙二醇、葡萄糖酸鈉、反式I，2_環(huán)己二胺四乙酸(CYDTA)或乙二胺四乙酸二鈉(EDTA二鈉)中的一種或幾種組合，且鋁離子與絡(luò)合劑的摩爾比為1: (I?5) ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備方法，其特征在于:所述攪拌器的轉(zhuǎn)速控制在200?400r/min，且反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)溫度控制在30?70°C。5.—種鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備裝置，該裝置用于上述任一權(quán)利要求所述的制備方法中，其特征在于:包括釜體及設(shè)置在釜體上的攪拌器、擋流板、加料口、加熱管、溫度傳感器、PH計(jì)電極、進(jìn)氣口、排氣口和放料口，其中所述攪拌器包括攪拌軸和攪拌槳，所述攪拌軸的一端穿入釜體內(nèi)與攪拌槳相連接，其另一端通過(guò)減速機(jī)與釜體旁邊設(shè)置的電機(jī)相連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備裝置，其特征在于:所述攪拌漿設(shè)置有二組，其中一組設(shè)置在攪拌軸的中部，另一組設(shè)置在攪拌軸的下端，其中設(shè)置在攪拌軸中部的攪拌漿為三葉平直渦輪式攪拌槳且其直徑為釜徑的1/5?1/3，設(shè)置在攪拌軸下端的攪拌器為六折葉圓盤(pán)渦輪式攪拌漿或四折葉圓盤(pán)渦輪式攪拌漿且其直徑為釜徑的1/3?1/2,所述二組攪拌漿的寬均為其直徑的I /10?I /5。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備裝置，其特征在于:所述擋流板設(shè)置有2?4塊，且均勻分布在釜體的內(nèi)壁上，所述擋流板的寬為釜徑的1/16?1/8，長(zhǎng)度為釜高的2/3。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎳鈷鋁正極材料前驅(qū)體的制備裝置，其特征在于:所述加熱管設(shè)置有2?4根，且其高度為釜高的1/2?3/4。
【文檔編號(hào)】H01M4/525GK106058244SQ201610500964
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】黃玲, 唐仁衡, 肖方明, 王英, 孫泰
【申請(qǐng)人】廣東省稀有金屬研究所