[發明專利]一種在線制備不同結構的鎳鈷錳酸鋰正極材料的裝置以及方法

在審

• 申請號: 201811583679.6
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN111354941A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 許開華;蘇陶貴;鄭宏偉;張坤;李偉;李聰;范亮姣
• 申請（專利權）人: 荊門市格林美新材料有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 深圳市合道英聯專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果;侯峰

本發明公開了一種在線制備不同結構的鎳鈷錳酸鋰正極材料的裝置，包括反應器、稀釋器、氨氮檢測分析儀、PLC控制器、氨水計量組件，所述稀釋器通過管路與反應器連通且形成回路，氨水計量組件通過管路與反應器連通，氨氮分析儀設置在稀釋器的出液管路上，氨氮分析儀與PLC控制器的輸入端連接，PLC控制器的輸出端與氨水計量槽連接；本發明還公開了一種在線制備不同結構的鎳鈷錳酸鋰正極材料的方法。本發明通過設置與反應器相連通的稀釋器、氨氮檢測分析儀、PLC控制器、氨水計量組件，有效的實現了在線監測和調整反應體系中氨濃度，使反應體系按所設定的要求運行的作用，從而達到制備不同結構的鎳鈷錳酸鋰正極材料的目的。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料制備技術領域，具體涉及一種在線制備不同結構的鎳鈷錳酸鋰正極材料的裝置及方法。

背景技術

動力型鋰離子電池正極材料是新能源汽車用鋰離子動力電池的關鍵材料之一，其市場供求與鋰離子動力電池的市場供求密切相關；正極材料是對鋰離子電池的性能具有決定性作用的關鍵材料，主要包括鈷酸鋰(LiCoO₂)鎳鈷酸鋰 (LiNi_xCo_1-xO₂)、鎳鈷錳酸鋰(LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)以及磷酸鐵鋰(LiFePO₄)。而正極材料性能由其對應的前驅體所決定。

目前有主要有兩種制備不同結構的NCM622材料，一種是控制pH值和氨水濃度的方法合成具有不同結構特點的Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂前驅體材料，通過該前驅體制備的NCM622材料很好的繼承了前驅體的結構特點；研究表明該方法很好的控制了材料的一次顆粒的排布和晶體的生長方向，使得(100)和(010) 兩個晶面朝向電極顆粒表面，從而提高了材料在長期循環過程中的結構穩定性和倍率性能；另一種是采用Ni、Co、Mn的硫酸鹽作為原料，以NaOH為沉淀劑，氨水為絡合劑，通過控制氨水的濃度將反應體系的pH分別控制在11.5、11.0、10.5，從而獲得了具有不同結構特點的球形Ni_0.6Co_0.2Mn_0.2(OH)₂前驅體材料，經過干燥后與Li₂CO₃混合，然后經過焙燒處理就獲得了具有不同結構特點的NCM622材料；從這兩種方法中可知，都需要對反應體系中的氨水濃度進行控制，由于目前對氨濃度的檢測大多是以人工為主，這樣很難保證氨濃度的穩定性，因此，如何及時檢測和調整反應體系中氨濃度便成了關鍵因素。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種在線制備不同結構的鎳鈷錳酸鋰正極材料的裝置，解決了現有技術中以人工控制氨濃度為主，很難保證氨濃度的穩定性，影響反應結果的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種在線制備不同結構的鎳鈷錳酸鋰正極材料的裝置，包括反應器、稀釋器、氨氮檢測分析儀、PLC 控制器、氨水計量組件，所述稀釋器通過管路與反應器連通且形成回路，所述氨水計量組件通過管路與反應器連通，所述氨氮分析儀設置在稀釋器的出液管路上，所述氨氮分析儀與PLC控制器的輸入端連接，所述PLC控制器的輸出端與氨水計量槽連接。

優選地，所述稀釋器上設置有稀釋液出口，所述氨氮分析儀上設置有氨氮分析電極探頭，所述氨氮分析電極探頭位于與稀釋液出口連接的管道內。

優選地，還包括過濾組件，所述過濾組件設置在反應器與稀釋器相連接的管路上且與反應器連接形成回路。

優選地，所述氨水計量組件包括氨水存儲槽、氨水計量泵、氨水計量計，所述氨水存儲槽、氨水計量泵、氨水計量計、反應器依次通過管路連接，所述 PLC控制器的輸出端與氨水計量泵的出液閥連接。