一种制备三元正极材料前驱体的注料反应系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了一种制备三元材料前驱体的注料反应系统及其应用，所述注料反应系统包括U型注料系统、化学共沉淀反应系统和控制系统等三部分构成：其中U型注料系统由U型反应器、搅拌子系统及自动供料子系统等构成；化学共沉淀反应系统由共沉淀反应釜、控温子系统、搅拌子系统、pH值检测控制子系统等构成。所述注料反应系统通过控制三元材料前驱体反应体系内金属氨络合物浓度，来调控反应成核速率和晶体生长速率，从而达到有效控制共沉淀反应速率的目的；避免了传统的单独控制反应体系中的金属离子浓度、pH值、氨水浓度等所导致的反应体系不稳定、偏差大等现象的发生。利用本发明专利技术制备的注料反应系统合成的三元材料前驱体球形度好、颗粒分布合理、成分分布均匀，批次稳定性好等优点，特别适合大规模工业化生产。

A Feeding Reaction System for Preparing Ternary Cathode Material Precursors and Its Application

The invention discloses a feeding reaction system for preparing ternary material precursor and its application. The feeding reaction system consists of U-type feeding system, chemical coprecipitation reaction system and control system. The U-type feeding system consists of U-type reactor, agitation subsystem and automatic feeding subsystem, and the chemical coprecipitation reaction system consists of coprecipitation reactor, temperature control subsystem, etc. Subsystem, agitation subsystem, pH detection and control subsystem are composed. The feeding reaction system controls the nucleation rate and crystal growth rate of the reaction by controlling the concentration of metal ammonia complex in the precursor reaction system of ternary materials, thus effectively controlling the coprecipitation reaction rate, avoiding the instability and large deviation of the reaction system caused by the traditional single control of metal ion concentration, pH value, ammonia concentration and so on in the reaction system. The occurrence of phenomena. The precursor of ternary material synthesized by the feed reaction system prepared by the invention has the advantages of good sphericity, reasonable particle distribution, uniform composition distribution and good batch stability, and is especially suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种制备三元正极材料前驱体的注料反应系统及其应用
本专利技术属于锂离子二次电池三元正极材料制备领域，特别涉及一种制备高质量三元正极材料前驱体的注料反应系统及其在制备高质量三元正极材料前驱体中的应用。
技术介绍
作为新型绿色能源，锂离子二次电池(以下简称“锂离子电池”)已经广泛应用于消费类电子产品、电动汽车以及各种储能电源系统中。各行业的迅猛发展，对储能电池的要求日益提高：要求高能量密度、高功率密度、长循环寿命、高安全性能及低成本。锂离子电池的性能很大程度上由正极材料决定，所以开发高性能、高安全性、低成本的正极材料是锂离子电池性能进一步发展的机遇和巨大挑战。目前常用的、研发较为成熟的正极材料主要为钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LixMn2O4)、磷酸亚铁锂(LiFePO4)等，国内外对此开展了大量基础研究并基本实现产业化。与上述传统的正极材料相比，层状锂镍钴锰氧正极材料(简称三元正极材料或NCMxyz，分子式：LiNixCoyMnzO2，其1/3≤x<1，0<y≤1/3,x+y+z＝1)较好地兼备了钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂的优点，三元协同效应使其综合性能优于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备三元正极材料前驱体的注料反应系统及其应用，其特征在于，所述注料反应系统包括：U型注料系统、化学共沉淀反应系统及控制系统等三部分。所述U型注料系统是通过一个U型管式反应器，来实现对三元正极材料前驱体反应体系中金属氨络合物浓度和pH值的精确控制，从而获得高质量的三元正极材料前驱体。所述化学共沉淀反应系统是用来提供化学共沉淀反应场所及控制化学共沉淀反应的进行；所述三元正极材料前驱体反应体系，是指可溶性金属(Ni、Co、Mn)二价盐与可溶性氢氧化物(优选氢氧化钠)发生共沉淀反应、采用氨水作为络合剂、来调控反应成核速率和晶体生长速率，生产三元氢氧化物前驱体的反应体系。所述控制系统是用于控制U...

【技术特征摘要】
1.一种制备三元正极材料前驱体的注料反应系统及其应用，其特征在于，所述注料反应系统包括：U型注料系统、化学共沉淀反应系统及控制系统等三部分。所述U型注料系统是通过一个U型管式反应器，来实现对三元正极材料前驱体反应体系中金属氨络合物浓度和pH值的精确控制，从而获得高质量的三元正极材料前驱体。所述化学共沉淀反应系统是用来提供化学共沉淀反应场所及控制化学共沉淀反应的进行；所述三元正极材料前驱体反应体系，是指可溶性金属(Ni、Co、Mn)二价盐与可溶性氢氧化物(优选氢氧化钠)发生共沉淀反应、采用氨水作为络合剂、来调控反应成核速率和晶体生长速率，生产三元氢氧化物前驱体的反应体系。所述控制系统是用于控制U型注料系统和化学共沉淀反应系统的执行动作。2.根据权利要求1所述的一种制备三元正极材料前驱体的注料反应系统，其特征在于,所述U型注料系统包括：U型反应器、自动供料子系统及搅拌子系统等。所述U型反应器用于提供预反应及混料场所；所述自动供料子系统的输料口经由所述U型反应器一侧伸入到所述U型反应器的内部，以向所述U型反应器内提供用于制备三元正极材料前驱体的物料；所述搅拌子系统的搅拌桨经所述U型反应器一侧的顶端开口竖直伸入所述U型反应器的内部以提供搅拌动力；所述自动供料子系统与所述搅拌子系统在所述U型反应器的同一侧；所述U型反应器的另一侧管道上端有一溢流口；所述溢流口通过管道连接，深入到所述共沉淀反应釜内部。如上所述控制系统与所述U型注料系统的搅拌子系统及自动供料子系统连接，用于控制所述搅拌子系统及所述自动供料子系统的执行动作。3.根据权利要求1-2所述的一种制备三元正极材料前驱体的注料反应系统，其特征在于，所述U型反应器用于提供反应场所，由玻璃管或不锈钢管制成。所述U型反应器的径高比范围为1:10——1:3之间。4.根据权利要求1-3所述的一种制备三元正极材料前驱体的注料反应系统，其特征在于，所述U型反应器的密封盖置于所述U反应器的顶端，由玻璃或不锈钢制成。所述反应器密封盖与所述U型反应器由紧固螺丝固定密封。5.根据权利要求1-4所述的一种制备三元正极材料前驱体的注料反应系统，其特征在于，所述U型...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫东伟，赵宜男，谷丰宏，
申请(专利权)人：圣戈莱北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11