用于沉淀混合碳酸盐或混合(氧)氢氧化物的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于由包含镍盐的水溶液中沉淀出包含镍的混合碳酸盐或混合(氧)氢氧化物的方法，其中所述方法在包含以下组件的容器中进行：(A)容器主体，(B)一种或多种选自通流管和导流叶片的组件，和(C)至少一种搅拌器，其加压区位于组件(B)中或组件(B)之间，且其中该方法包括同时在组件(B)中或在组件(B)之间加入所述包含镍盐的溶液和在组件(B)中或在组件(B)之间或在组件(B)之外加入碱金属碳酸盐或氢氧化物的溶液的步骤。或氢氧化物的溶液的步骤。或氢氧化物的溶液的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于沉淀混合碳酸盐或混合(氧)氢氧化物的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于由包含镍盐的水溶液中沉淀出包含镍的混合碳酸盐或混合(氧)氢氧化物的方法，其中该方法在包含以下组件的容器中进行：
[0002](A)容器主体，
[0003](B)一种或多种选自通流管和导流叶片的组件，和
[0004](C)至少一种搅拌器，其加压区位于组件(B)中或组件(B)之间，且其中该方法包括同时在组件(B)中或在组件(B)之间加入所述包含镍盐的溶液和在组件(B)中或在组件(B)之间或在组件(B)之外加入碱金属碳酸盐或氢氧化物的溶液的步骤。
[0005]锂离子二次电池组是用于存储能量的现代设备。从小型设备如移动电话和笔记本电脑至车用电池组和其他电子移动用电池组的许多应用领域已经并且正在考虑中。电池组的各组分对于电池组性能具有决定性作用，例如电解质、电极材料和分隔物。特别应注意阴极材料。已经提出数种材料，例如磷酸铁锂、锂钴氧化物和锂镍钴锰氧化物。尽管已经进行了广泛的研究，但迄今为止找到的解决方案仍然有改进的空间。
[0006]电极材料对于锂离子电池组的性能至关重要。含锂混合过渡金属氧化物，例如尖晶石和具有层状结构的混合氧化物，特别是镍、锰和钴的含锂混合氧化物具有特别的重要性；参见例如EP 1189296。然而，不仅电极材料的化学计量比是重要的，而且其他性能如形态和表面性能也是重要的。
[0007]通常使用双阶段方法制备相应的混合氧化物。在第一阶段中，微溶性过渡金属盐如碳酸盐或氢氧化物通过由溶液中沉淀其来制备。该微溶性盐在许多情况下也称为前体。在第二阶段中，将沉淀的过渡金属盐与锂化合物如Li2CO3、LiOH或Li2O混合并在高温下，例如在600
‑
1100℃下煅烧。
[0008]现有的锂离子电池组仍具有改进的潜力，特别是在能量密度方面。为此，阴极材料应具有高比容量。还有利的是阴极材料可以以简单方式加工而得到厚度为20
‑
200μm的电极层，其应具有高密度，从而实现最大能量密度(每单位体积)以及高循环稳定性。
[0009]WO 2009/024424公开了一种用于制备碱性过渡金属氢氧化物的方法，该方法由3个步骤组成。这些可特征如下：
[0010]a)提供至少第一起始溶液和第二起始溶液，
[0011]b)在反应器中组合至少第一起始溶液和第二起始溶液并产生具有至少2瓦/升的比机械功率输入的均匀混合反应区并产生包含不溶性产物和通过设定过量的碱来过饱和且具有10
‑
12的pH的母液的产物悬浮液，
[0012]c)通过澄清或过滤组件将母液与沉淀产物部分分离以在悬浮液中设定至少为150g/l的固体含量。
[0013]然而，就装置而言，将相对大量的机械能均匀地引入大量溶液或悬浮液是困难的。
[0014]在WO2012/095381和WO2013/117508中，公开了用于沉淀氢氧化物或碳酸盐的方法，其中使用具有隔室的容器。在相应的隔室中引入大量能量。但是，难以以商业规模进行所述方法。
[0015]本专利技术的目的是提供一种在高产量下沉淀具有均匀形态的混合氢氧化物的方法。
[0016]相应地，已发现在开头所定义的方法，在下文中也称为“本专利技术方法”或“根据本专利技术的方法”。本专利技术方法可以作为间歇方法或作为连续或半连续方法，优选连续方法进行。
[0017]本专利技术方法涉及一种用于由镍盐的水溶液中沉淀出包含镍的碳酸盐或(氧)氢氧化物的方法。
[0018]在本专利技术的一个优选实施方案中，根据本专利技术方法沉淀的碳酸盐或(氧)氢氧化物包含至少一种多种选自锰和钴的过渡金属。
[0019]根据本专利技术的方法涉及碳酸盐或(氧)氢氧化物的制备。在本专利技术的上下文中，“氢氧化物”是指氢氧化物且不仅包括化学计量纯的氢氧化物，而且还特别包括除过渡金属阳离子和氢氧根离子外还具有氢氧根离子以外的阴离子如氧离子(oxide ion)和/或碳酸根离子和/或过渡金属阳离子以外的阳离子的化合物。
[0020]在本专利技术的一个实施方案中，氢氧化物可具有基于阴离子总数为0.01
‑
45摩尔％，优选0.5
‑
40摩尔％的除氢氧根离子以外的阴离子。优选的除氢氧根以外的阴离子是碳酸根。在使用硫酸盐作为原料的实施方案中，硫酸根也可以作为杂质存在。
[0021]在本专利技术的上下文中，“碳酸盐”不仅包括化学计量纯的碳酸盐，而且还特别包括除金属阳离子和碳酸根离子外还具有碳酸根以外的阴离子如氧离子和氢氧根离子的化合物。在本专利技术的上下文中，在“碳酸盐”中，碳酸根的摩尔量大于所有其他阴离子的摩尔量的总和，例如60摩尔％，优选至少80摩尔％。
[0022]在本专利技术的一个实施方案中，碳酸盐可是指包含基于阴离子总数为0.01
‑
45摩尔％，优选0.5
‑
40摩尔％的除碳酸根离子以外的阴离子的物质。优选的除碳酸根以外的阴离子是氧离子。在使用硫酸盐作为原料的实施方案中，硫酸根也可以作为杂质存在。
[0023]在本专利技术的上下文中，羟基氧化物可以具有呈1:10
‑
10:1的任何摩尔比的氧离子和氢氧根阴离子，其中氧离子和氢氧根的总和大于除氧离子和氢氧根以外的阴离子的摩尔总和。
[0024]根据本专利技术方法制备的碳酸盐或(氧)氢氧化物包含镍。在一个优选实施方案中，根据本专利技术制备的碳酸盐或(氧)氢氧化物包含镍和至少一种选自Co和Mn的金属。优选Ni和Co及Al的组合以及Ni和Co及Mn的组合。
[0025]在本专利技术的一个实施方案中，(氧)氢氧化物或碳酸盐具有基于过渡金属阳离子的含量为0.01
‑
20mol％，优选0.2
‑
15.0mol％的除过渡金属阳离子以外的阳离子。优选的非过渡金属阳离子是Al
3+
。
[0026]在本专利技术的一个实施方案中，(氧)氢氧化物对应于通式(I)
[0027]Ni
a
M
1b
Mn
c
O
x
(OH)
y
(CO3)
t
ꢀꢀ
(I)
[0028]其中变量各自定义如下：
[0029]M1为Co或Co与至少一种选自Ti、Zr、Al和Mg的元素的组合，
[0030]a为0.15
‑
0.95，优选0.5
‑
0.9的数值，
[0031]b为0.05
‑
0.75，优选0.1
‑
0.4的数值，
[0032]c为0
‑
0.8，优选0.05
‑
0.65的数值，
[0033]其中a+b+c＝1.0，
[0034]0≤x<1，优选0.3<x<1，
[0035]1<y≤2.2，优选1&本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于由包含镍盐的水溶液中沉淀出包含镍的混合碳酸盐或混合(氧)氢氧化物的方法，其中所述方法在包含以下组件的容器中进行：(A)容器主体，(B)一种或多种选自通流管和导流叶片的组件，和(C)至少一种搅拌器，其加压区位于组件(B)中或组件(B)之间，且其中所述方法包括同时在组件(B)中或在组件(B)之间加入所述包含镍盐的溶液和在组件(B)中或在组件(B)之间或在组件(B)之外加入碱金属碳酸盐或氢氧化物的溶液的步骤。2.根据权利要求1的方法，其中两个具有其加压区的搅拌器(C)位于组件(B)中或组件(B)之间。3.根据权利要求1或2的方法，其中所述搅拌器(C)的搅拌器组件选自倾斜叶片涡轮机、螺旋桨和水翼。4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中组件(B)安装在容器的内表面。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中组...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：