一种单粒子形貌的镍锰钴酸锂材料的制备方法及设备技术

本发明专利技术提供一种单粒子形貌的镍锰钴酸锂材料的制备方法，利用泰勒流反应釜促进成核和长大的作用结合旋流水力分级返回小粒径种子晶核的原理合成了具有棒状结晶体紧密堆积的球形形貌的镍锰钴氢氧化物前驱体，进而与锂盐、助溶剂混合，在500～1000℃多次焙烧制备单一粒子形貌的镍锰钴酸锂正极材料。本发明专利技术还提出一种用于制备镍锰钴氢氧化物前驱体的设备。本发明专利技术提出的方法，依靠泰勒涡流作用维持物料的均匀流化，物料轴向返混小，反应推动力高，泰勒涡柱为物料提供更大的接触面积，同时保证较高的传质系数和较小的剪切应力，即使在较低的轴向流速下也能通过调节底部进气压力等参数获得良好的流化效果，产品振实密度高、粒度可控、生产效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种单粒子形貌的镍锰钴酸锂材料的制备方法及设备
本专利技术属于能源材料领域，具体涉及一种单粒子形貌的锂离子电池的电极材料制备方法及设备。
技术介绍
锂离子电池用镍钴锰酸锂正极材料(简称三元正极材料)因其具有高可逆比容量，优良的热稳定性和安全性以及成本相对较低等优点近些年来受到广泛的关注。用通常方法制备的三元正极材料的微观形貌为小粒子团聚成的类球形颗粒，这种物理结构的材料结构缺陷多，充放电过程易发生结构坍塌，而且粒子内部孔隙大、内部颗粒难以包覆处理，易与电解液发生界面副反应，导致循环性能和安全性能下降，更为严重的是团聚粒子的“骨架”结构牢固性差，极易在极片制备过程中被压碎，材料的内部颗粒裸露，使界面副反应和金属离子溶出加剧，导致电池寿命降低和安全性问题。通过制备单粒子形貌(一次粒子结构)的三元正极材料可以根本性解决上述问题，此外一次粒子结构的三元正极材料压实密度高、比表面积低，具有良好的加工性能和循环性能，能量密度高。目前，制备三元正极材料有两个基本步骤，即先制备镍锰钴的氢氧化物或氧化物(前驱体)，然后与锂盐混合并高温焙烧。制备具有单粒子形貌的三元正极材料首先要得到特殊物理结构的前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单粒子形貌的镍锰钴酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)用惰性气体连续将反应物料、络合剂、沉淀剂分三路吹入泰勒流反应釜中；(2)通过水力旋流分级将小粒径反应产物返回泰勒流反应釜中作为种子晶核，同时反应物料与沉淀剂在涡流强力搅拌下发生反应并生成新的氢氧化物晶核，晶核在泰勒流区域继续长大，如此往复，连续地合成镍锰钴氢氧化物前驱体；(3)、将所得镍锰钴氢氧化物前驱体在300～500℃焙烧3～6小时，冷却粉碎后与锂盐、助溶剂充分混合，再在500～800℃焙烧3～20小时，最后在700～1000℃焙烧3～20小时制为镍锰钴酸锂材料；所述镍锰钴酸锂材料化学式为LiNixMnyCo1‑...

【技术特征摘要】
1.一种单粒子形貌的镍锰钴酸锂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)用惰性气体连续将反应物料、络合剂、沉淀剂分三路吹入泰勒流反应釜中；(2)通过水力旋流分级将小粒径反应产物返回泰勒流反应釜中作为种子晶核，同时反应物料与沉淀剂在涡流强力搅拌下发生反应并生成新的氢氧化物晶核，晶核在泰勒流区域继续长大，如此往复，连续地合成镍锰钴氢氧化物前驱体；(3)、将所得镍锰钴氢氧化物前驱体在300～500℃焙烧3～6小时，冷却粉碎后与锂盐、助溶剂充分混合，再在500～800℃焙烧3～20小时，最后在700～1000℃焙烧3～20小时制为镍锰钴酸锂材料；所述镍锰钴酸锂材料化学式为LiNixMnyCo1-x-yO2，式中，0.3≤x≤0.8，0.1≤y≤0.3。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应物料为镍锰钴的硫酸盐溶液，所述络合剂为氨水或EDTA，所述沉淀剂为氢氧化钠溶液，所述惰性气体为氮气或氩气；步骤(3)所述锂盐为氢氧化锂、乙酸锂、碳酸锂中的一种，所述助溶剂为淀粉和/或硼酸。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，用压力为0.1～1.0Mpa的惰性气体将反应物料、络合剂、沉淀剂分三路吹入泰勒流反应釜中；调节水力旋流分级的强度控制返回粒子的最大粒径为1～10微米。4.一种用于制备镍锰钴氢氧化物前驱体的设备，其特征在于，包括泰勒流反应釜、水力分级出料系统和排液器；在所述泰勒流反应釜底部设置有分布式气液进料器，泰勒流反应釜分别通过吸液管和返料管连接所述水力分级出料系统构成物料回路，所述水力分级出...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶尚云，张平伟，李锡力，
申请(专利权)人：北京圣比和科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11