[實用新型]制備鋰離子二次電池正極材料前驅體的反應系統

有效

• 申請號: 201521130277.2
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN205308324U
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 閆東偉;況春江;李艷萍;周少雄
• 申請（專利權）人: 安泰科技股份有限公司
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;H01M4/36;H01M10/0525
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成

技術領域

本實用新型屬于鋰離子二次電池正極材料制備領域，特別涉及一種制備 鋰離子二次電池正極材料前驅體的反應系統。

背景技術

鋰離子二次電池(以下簡稱：鋰離子電池)是20世紀90年代開發成功的 新型高能電池。與傳統的鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池相比，它具有工 作電壓高、能量密度大、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應等優點，目 前已經廣泛應用于手機、筆記本電腦、照相機、攝像機等便攜式電子產品。 近年來，隨著新能源汽車及電網儲能的快速發展，對動力鋰離子電池提出了 更高的要求。

正極材料作為鋰離子電池的最重要組成部分，其性能在很大程度上決定 了電池的性能，從而直接決定了鋰離子電池成本的高低，因此，研究和開發 高性能的正極材料，成為鋰離子電池發展的最為關鍵的一環。目前常用的、 研發較為成熟的正極材料主要為鋰過渡金屬復合氧化物，包括氧化鈷鋰 (LiCoO₂)、氧化鎳鋰(LiNiO₂)、氧化錳鋰(Li_xMn₂O₄)、磷酸亞鐵鋰(LiFePO₄) 等，國內外對此開展了大量基礎研究并基本實現產業化。

與上述傳統的正極材料相比，層狀鋰鎳鈷錳氧正極材料(簡稱三元正極材 料，LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂:其1/3<x<0.9，0<y<1/3)較好地兼備了鈷酸鋰、鎳酸鋰、 錳酸鋰的優點，三元協同效應使其綜合性能優于任一單組份化合物。其具有 高比容量、循環性能穩定、成本相對較低、安全性能較好等特點，已被證明 是動力電動車(EV)的理想選擇，也被認為是最好的、能取代LiCoO₂的正 極材料。因此，該系列材料，被公認為現今最有發展前景的新型鋰離子電池 正極材料之一。

目前國際主流的三元材料的制備普遍采用Ni、Mn、Co三元氫氧化物前驅 體配鋰鹽或氫氧化鋰煅燒而成，而前驅體的球形球貌，振實密度，粒徑大小， 比表面積，元素的化合價態穩定，對于三元材料性能有著極其重要的影響。

合成三元材料前驅體的方法主要有化學共沉淀法、溶膠凝膠法、乳液法、 燃燒法和固相法等，其中共沉淀法由于其工藝簡單、適用性強、對設備、技 術要求不高，產物純度高等優點，是合成均相近球型三元正極材料較為理想 的方法，但由于過渡金屬離子的性能差異，導致在共沉淀反應中容易造成前 驅體組份分布不均勻，批次穩定性差，一次顆粒尺寸大、二次顆粒粒度分布 寬和顆粒團聚等缺陷。因此，尋求、發展一種能精確控制反應體系參數的設 備已成為能否成功制備高性能三元正極材料的關鍵。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種制備鋰離子二次電池正極材 料前驅體的反應系統，其包括：反應釜體、供料子系統、攪拌子系統、控溫 子系統、pH值檢測控制子系統和控制器；所述反應釜體用于提供反應場所； 所述供料子系統的輸料口伸入所述反應釜體的內部以向所述反應釜體內提供 用于制備鋰離子二次電池正極材料前驅體的物料；所述攪拌子系統的攪拌槳 經所述反應釜體的頂端開口豎直伸入所述反應釜體的內部以提供攪拌動力； 所述控溫子系統的溫度調節裝置與所述反應釜體連接以調節所述反應釜體內 的溫度在反應體系的預設溫度值范圍內，其中所述反應體系為制備鋰離子二 次電池正極材料前驅體的反應體系；所述pH值檢測控制子系統的輸液口伸 入所述反應釜體內部以調節所述反應釜體內的pH值至所述反應體系的預設 pH值范圍內；所述控制器與所述供料子系統、所述攪拌子系統、所述控溫子 系統和所述pH值檢測控制子系統連接，用于控制所述物料子系統、攪拌子 系統、所述控溫子系統和所示pH值檢測控制子系統執行動作。

在如上所述的反應系統中，優選，所述供料子系統包括：儲液槽，所述 儲液槽內儲存有所述物料；以及物料恒流泵，所述物料恒流泵的進液口經管 道與所述儲液槽連通，所述物料恒流泵的排液口作為所述供料子系統的輸料 口，所述物料恒流泵的控制端與所述控制器連接。

在如上所述的反應系統中，優選，所述供料子系統的數量為兩套；一套 所述供料子系統向所述反應釜體內提供金屬鹽，另一套所述供料子系統向所 述反應釜體內提供氨水。