一种双超声耦合装置以及制备富锂锰基正极材料前驱体及其正极材料的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种超声强化耦合制备富锂锰基正极材料前驱体的方法，包括以下步骤：将混合盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液混合，采用双超声耦合的方式辅助进行共沉淀反应，得到富锂锰基正极材料前驱体；所述混合盐溶液为镍盐溶液、钴盐溶液和锰盐溶液的混合溶液。采用该工艺方法制得的富锂锰基三元材料前驱体，颗粒粒径可控，形貌规整，振实密度高，能够改进正极材料的结构稳定性，采用双超声强化耦合，使正极材料前驱体的一次颗粒层间距减小，增大了材料的比表面积、提高材料的振实密度，同时此种工艺降低了正极材料循环过程中的界面内阻使得材料的电化学性能尤其是材料的循环性能、倍率性能得到提高，从而提高锂离子电池的能量密度。

A dual-ultrasonic coupling device and a method for preparing lithium-rich manganese-based cathode material precursors and cathode materials

The invention provides a method for preparing lithium-rich manganese-based cathode material precursor by ultrasonic enhanced coupling, which includes the following steps: mixing mixed salt solution, precipitator solution and complexing agent solution, assisting coprecipitation reaction by double ultrasonic coupling, and obtaining lithium-rich manganese-based cathode material precursor; the mixed salt solution is nickel salt solution, cobalt salt solution and manganese salt solution. Mixed solution. The precursor of lithium-rich manganese-based ternary materials prepared by this process has controllable particle size, regular morphology and high compacting density. It can improve the structural stability of cathode materials. The coupling is strengthened by double-ultrasound, which reduces the primary particle spacing of the precursor of cathode materials, enlarges the specific surface area of materials and improves the compacting density of materials. At the same time, this process reduces the cathode materials'structural stability. The interfacial resistance during material cycling improves the electrochemical performance of materials, especially the cycling performance and rate performance of materials, thus increasing the energy density of lithium ion batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种双超声耦合装置以及制备富锂锰基正极材料前驱体及其正极材料的方法
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种双超声耦合装置以及制备富锂锰基正极材料前驱体及其正极材料的方法。
技术介绍
锂离子电池作为二次电池，已经成熟商业化应用于3C电子产品、移动电源、电动工具及电动自行车等小型动力电池领域，所使用的正极材料主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂及三元材料等，其实际比容量均低于200mA·h/g。随着全球能源格局的改变及镍钴锰资源的供应限制，具有高比容量(>250mA·h/g)、低成本的富锂锰基正极材料引起了研究人员的广泛关注，有望商业化作为下一代动力电池的正极材料，例如混合动力车(HEV)或者纯电动车(EV)。目前合成富锂锰基三元材料的方法主要包括高温固相法、溶胶凝胶法、水热合成法及共沉淀法等。其中，共沉淀法在液相化学合成粉体材料中应用最为广泛，产物中的有效组成可以实现原子、分子级别的均匀混合，设备简单，操作容易。但是，受制于该工艺严格的生产条件，存在早期晶体颗粒成长过快过大，最终所制备的前驱体颗粒粒径分布宽，颗粒振实密度低等不足，从而限制了后续成品正极材料性能提升空间。专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双超声耦合装置，其特征在于，包括：筒体；设置于所述筒体内的导流筒；设置于所述导流筒内的搅拌轴，所述筒体和导流筒以搅拌轴为轴心同轴设置，在所述搅拌轴上自上而下设置有上层桨叶和下层桨叶，所述导流筒下边缘位于所述上层桨叶和下层桨叶之间的位置；分别设置于所述导流筒内、搅拌轴两侧的上超声探头和下超声探头，所述上超声探头的底端位于所述上层桨叶水平轴线的延长线上，所述下超声探头的底端位于所述下层桨叶水平轴线的延长线上，所述上超声探头和下超声探头分别连接有超声发生器；所述筒体内设置有进料管，所述进料管的底端和所述下层桨叶边缘的连线与水平方向平行。

【技术特征摘要】
1.一种双超声耦合装置，其特征在于，包括：筒体；设置于所述筒体内的导流筒；设置于所述导流筒内的搅拌轴，所述筒体和导流筒以搅拌轴为轴心同轴设置，在所述搅拌轴上自上而下设置有上层桨叶和下层桨叶，所述导流筒下边缘位于所述上层桨叶和下层桨叶之间的位置；分别设置于所述导流筒内、搅拌轴两侧的上超声探头和下超声探头，所述上超声探头的底端位于所述上层桨叶水平轴线的延长线上，所述下超声探头的底端位于所述下层桨叶水平轴线的延长线上，所述上超声探头和下超声探头分别连接有超声发生器；所述筒体内设置有进料管，所述进料管的底端和所述下层桨叶边缘的连线与水平方向平行。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述搅拌轴相连的传动装置，所述搅拌轴与传动装置通过联轴器相连，所述联轴器外部设置有轴套，所述传动装置与电机相连。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述筒体内壁上贴合设置有内挡板，所述内挡板的宽度为2～10cm；所述筒体底部设置有取样口和排污口。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筒体的容积为50L～5000L，所述上层桨叶与下层桨叶间的垂直距离为15～150cm；所述上层桨叶距离筒体顶端的垂直距离为15～50cm；所述上超声探头的底端与上层桨叶的桨叶外边缘的水平距离为5～50cm；所述下超声探头的底端与下层桨叶的桨叶外边缘的水平距离为5～50cm；所述上层桨叶形成的圆盘直径为10～90cm，所述下层桨叶形成的圆盘直径为10～90cm；所述进料管包括混合盐溶液进料管、沉淀剂溶液进料管和络合剂溶液进料管。5.一种超声强化耦合制备富锂锰基正极材料前驱体的方法，其特征在于，包括以下步骤：将混合盐溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液混合，采用双超声耦合的方式辅助进行共沉淀反应，得到富锂锰基正极材料前驱体；所述混合盐溶液为镍盐溶液、钴盐溶液和锰盐溶液的混合溶液。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用权利要求1～4任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾庆文，施国民，刘兆平，
申请(专利权)人：宁波富理电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33