一种过渡金属锂氧化合物的制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种过渡金属锂氧化合物的制备方法，包括以下步骤：A)将锂盐和前体混合后加入反应器进行预煅烧；所述锂盐的粒径为D50为10～20μm；所述前体的粒径为D50为1～20μm；所述前体为过渡金属羟基锂氧化合物、过渡金属氢锂氧化合物和过渡金属碳酸盐中的一种或几种；B)将预煅烧得到的产物加入流化床反应器中，依次进行一次煅烧和二次煅烧，得到过渡金属锂氧化合物；所述过渡金属锂氧化合物的制备原料还包括含氧主族金属化合物，所述含氧主族金属化合物在锂盐和前体加入之后的预煅烧阶段、一次煅烧阶段或二次煅烧阶段加入；所述含氧主族金属化合物的粒径为10～100nm。本发明专利技术还提供一种流化床反应器。

A preparation method and device of transition metal lithium oxide

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属锂氧化合物的制备方法及装置
本专利技术属于锂电池
，尤其涉及一种过渡金属锂氧化合物的制备方法及装置。
技术介绍
新能源电池行业极大程度上缓解了全球的能源消耗和环保问题，过渡金属锂氧化合物属于新能源电池的重要组成部分，具有广阔的市场价值。目前，公知生产过渡金属锂氧化合物的方法是采用烧钵法，将前体和锂化合物的混合物放入烧钵，然后经辊底式加热炉高温煅烧之后，再经粉化、洗涤、滤干、表干、包膜、二次煅烧、二次粉化、筛选、除磁、批混之后得到成品粉体，此方法的处理过程复杂，生产控制点较多，生产效率低，另外烧钵的尺寸有限，装填高度有限，基于辊底式加热炉的方法的放大量生产会导致高投资成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种过渡金属锂氧化合物的制备方法及装置，本专利技术中的制备方法生产效率高、且得到的过渡金属，锂氧化合物的粒度均一性好、形貌规整，电化学性能优异。本专利技术提供一种过渡金属锂氧化合物的制备方法，包括以下步骤：A)将锂盐和前体混合后加入反应器进行预煅烧；所述锂盐的粒径为D50为10～20μm；所述前体的粒径为D50为1～20μm；所述前体为过渡金属羟基锂氧化合物、过渡金属氢锂氧化合物和过渡金属碳酸盐中的一种或几种；B)将预煅烧得到的产物加入流化床反应器中，依次进行一次煅烧和二次煅烧，得到过渡金属锂氧化合物；所述过渡金属锂氧化合物的制备原料还包括含氧主族金属化合物，所述含氧主族金属化合物在锂盐和前体加入之后的预煅烧阶段、一次煅烧阶段或二次煅烧阶段加入；所述含氧主族金属化合物的平均粒径为10～100nm。优选的，所述预煅烧的温度为50～150℃；所述预煅烧的时间为1～10小时。优选的，所述含氧主族金属化合物中的主族金属为铝、钛、镁、钒、铈、锆和钼中的一种或几种。优选的，所述锂盐、前体、和含氧主族金属化合物之间的用量关系为摩尔比为(1.01～1.10):1:(0.001～0.01)。优选的，所述的预煅烧中，流化床的气流速度为1～10cm/s，所述一次煅烧中，流化床的气流速度为5～15cm/s；所述二次煅烧中，流化床的气流速度为10～20cm/s。优选的，所述一次煅烧的温度为150～800℃；所述一次煅烧的时间2～10小时。优选的，所述二次煅烧的温度为500～1000℃；所述二次煅烧的时间为5～20小时。本专利技术提供一种流化床反应器，其特征在于，所述流化床的上部设置有膨胀段，外部设置有整体包围式加热装置；所述流化床的底部封头为球形、椭球形、圆形或圆锥形，所述底部封头的正上方设置有进气口，且进气口的开口方向朝向流化床的底部封头；所述流化床的顶部设置有出气管和旋风分离器，所述出气管的出口与旋风分离器相连通。优选的，所述流化床反应器设置有内衬，所述内衬为陶瓷内衬。优选的，所述流化床直径为0.1～10m；膨胀段直径为0.1～20m。本专利技术提供了一种过渡金属锂氧化合物的制备方法，包括以下步骤：A)将锂盐和前体混合后加入反应器进行预煅烧；所述锂盐的粒径为D50为10～20μm；所述前体的粒径为D50为1～20μm；所述前体为过渡金属羟基锂氧化合物、过渡金属氢锂氧化合物和过渡金属碳酸盐中的一种或几种；B)将预煅烧得到的产物加入流化床反应器中，依次进行一次煅烧和二次煅烧，得到过渡金属锂氧化合物；所述过渡金属锂氧化合物的制备原料还包括含氧主族金属化合物，所述含氧主族金属化合物在锂盐和前体加入之后的预煅烧阶段、一次煅烧阶段或二次煅烧阶段加入；所述含氧主族金属化合物的粒径为10～100nm。由于微米级的颗粒难于流化，因此，本专利技术在微米级的锂盐和前体中加入了纳米级的含氧主族金属化合物，采用流化态技术加入可使产品获得更好的性能以及更好的流化效果，并且，本专利技术还限定了含氧主族金属化合物的加入时机，在锂盐和前体加入之后，在预煅烧步骤的处理过程中，可以使锂盐和前体中游离水、结晶水脱除，中间反应物颗粒的粒度均一、形貌趋于规整、颗粒的粘性低、反应活性高，在流态化时，加入纳米含氧主族金属化合物可以使其分布更均匀，相对反应时间更短，降低微米级粗颗粒间的范德华力，减少团聚，进一步可以使产品晶格嵌锂及包覆掺杂更均匀，提高产品的一致性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术中流化床反应器的结构示意图；其中，1为进料口，2为膨胀段，3为整体包围式加热装置，4为外保温层，5为进气管，6为气力输送进气口，7为出料口，8为自动化控制放料阀，9为输送物料管道，10为出气管，11为旋风分离器出气管，12为旋风分离器料腿，13为流化床反应器内衬，14为流化床；图2为本专利技术实施例2得到的过渡金属锂氧化物的SEM图；图3为本专利技术实施例和对比例1中预煅烧、一次煅烧和二次煅烧过程中汇总的压差对比图；图4为本专利技术实施例1和对比例1中产品的粒径对比图；图5为本专利技术实施例1和对比例1得到的产品的放电克容量对比图；图6为本专利技术实施例1和对比例1得到的产品的XRD图；图7为本专利技术实施例1和对比例2中产品的XRD图；图8为本专利技术实施例3中产品SEM图；图9为本专利技术实施例1和对比例4中流化床中的升温曲线；图10为本专利技术实施例1中产品的SEM图；图11为本专利技术对比例5中产品的SEM图；图12为本专利技术实施例1和对比例5中产品的克容量循环性能图；图13为本专利技术实施例1和对比例6的预煅烧、一次煅烧和二次煅烧过程中汇总的压差图；图14为本专利技术实施例1和实施例3的XRD图。具体实施方式本专利技术提供了一种过渡金属锂氧化合物的制备方法，包括以下步骤：A)将锂盐和前体混合后加入反应器进行预煅烧；所述锂盐的粒径D50为10～20μm；所述前体的粒径D50为1～20μm；所述前体为过渡金属羟基锂氧化合物、过渡金属氢锂氧化合物和过渡金属碳酸盐中的一种或几种；B)将预煅烧得到的产物加入流化床反应器中，依次进行一次煅烧和二次煅烧，得到过渡金属锂氧化合物；所述过渡金属锂氧化合物的制备原料还包括含氧主族金属化合物，所述含氧主族金属化合物在锂盐和前体加入之后的预煅烧阶段、一次煅烧阶段或二次煅烧阶段加入；所述含氧主族金属化合物的粒径为10～100nm。本专利技术优选将锂盐和前体先进行机械混合，然后再加入反应器内进行预煅烧。所述锂盐优选为碳酸锂、氢氧化锂、硫酸锂、醋酸锂、硝酸锂、氯化锂和氟化锂中的一种或几种，更优选为碳酸锂和/或氢氧化锂；所述前体优选为过渡金属羟基锂氧化合物、过渡金属氢锂氧化合物和过渡金属碳酸盐中的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡金属锂氧化合物的制备方法，包括以下步骤：/nA)将锂盐和前体混合后加入反应器进行预煅烧；/n所述锂盐的粒径为D50为10～20μm；所述前体的粒径为D50为1～20μm；/n所述前体为过渡金属羟基锂氧化合物、过渡金属氢锂氧化合物和过渡金属碳酸盐中的一种或几种；/nB)将预煅烧得到的产物加入流化床反应器中，依次进行一次煅烧和二次煅烧，得到过渡金属锂氧化合物；/n所述过渡金属锂氧化合物的制备原料还包括含氧主族金属化合物，所述含氧主族金属化合物在锂盐和前体加入之后的预煅烧阶段、一次煅烧阶段或二次煅烧阶段加入；/n所述含氧主族金属化合物的平均粒径为10～100nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属锂氧化合物的制备方法，包括以下步骤：
A)将锂盐和前体混合后加入反应器进行预煅烧；
所述锂盐的粒径为D50为10～20μm；所述前体的粒径为D50为1～20μm；
所述前体为过渡金属羟基锂氧化合物、过渡金属氢锂氧化合物和过渡金属碳酸盐中的一种或几种；
B)将预煅烧得到的产物加入流化床反应器中，依次进行一次煅烧和二次煅烧，得到过渡金属锂氧化合物；
所述过渡金属锂氧化合物的制备原料还包括含氧主族金属化合物，所述含氧主族金属化合物在锂盐和前体加入之后的预煅烧阶段、一次煅烧阶段或二次煅烧阶段加入；
所述含氧主族金属化合物的平均粒径为10～100nm。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预煅烧的温度为50～150℃；
所述预煅烧的时间为1～10小时。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含氧主族金属化合物中的主族金属为铝、钛、镁、钒、铈、锆和钼中的一种或几种。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锂盐、前体、和含氧主族金属化合物之间的用量关系为摩尔比为(1.01～1.10):1:(0.001～0.01)。

【专利技术属性】
技术研发人员：张会斌，王瑛，王金福，牛龙伟，赵洪东，
申请(专利权)人：山东泽石新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37