[發(fā)明專利]一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的生產(chǎn)方法及連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910552561.5
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN110282664A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝英豪;余海軍
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普循環(huán)科技有限公司;湖南邦普汽車循環(huán)有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;B01D1/18;H01M4/525;H01M4/505
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 左恒峰

本發(fā)明公開了一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的生產(chǎn)方法及連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，采用熔融金屬鋰滲鋰方式燒結(jié)，鋰和前驅(qū)體粉料實現(xiàn)原子級別的接觸混勻，燒結(jié)的材料內(nèi)部鋰元素分布均勻，有利于提高材料內(nèi)部的一致性，可改善材料的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和性能，有利于三元材料性能的發(fā)揮，能明顯改善制成的鋰電池電化學(xué)性能噴霧造粒的方式連續(xù)式生產(chǎn)，將進(jìn)料、燒結(jié)、造粒、除雜、干燥工序集成在一套設(shè)備中，集成度高，人工干預(yù)少，有利于實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，不同批次產(chǎn)品間一致性程度高；制備得到的材料球形度高，振實密度大，有利于提升材料的比容量，同時可實現(xiàn)快速、大批量、連續(xù)式生產(chǎn)，生產(chǎn)能耗低，效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的生產(chǎn)方法及連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備。

背景技術(shù)

據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2018年，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成127萬輛和 125.6萬輛，同比分別增長59.9％和61.7％，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶動下，動力電池產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展。

鋰離子電池因平臺電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于動力電池。鎳鈷錳酸鋰具有高比容量、高能量密度和功率密度，性能穩(wěn)定逐步成為動力電池的主流正極材料。

傳統(tǒng)生產(chǎn)鎳鈷錳酸鋰正極材料方法是將前驅(qū)體材料與鋰源機(jī)械混勻后，以匣缽盛裝后置于輥道窯中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)使其反應(yīng)生成鎳鈷錳酸鋰正極材料。由于是靜態(tài)盛裝，位于匣缽內(nèi)部的粉體燒結(jié)過程與氧氣接觸不充分，難以對內(nèi)部粉體進(jìn)行徹底氧化，對正極材料性能有較大影響，對于高鎳材料尤為嚴(yán)重。同時，前驅(qū)體材料與鋰源是通過機(jī)械混勻，難以對兩者進(jìn)行完全徹底的混勻，燒結(jié)過程中局部位置成分的差異導(dǎo)致燒結(jié)所得鎳鈷錳酸鋰的成分不同，影響性能的發(fā)揮。因輥道窯內(nèi)同一截面的溫度在不同區(qū)域不完全相同，燒結(jié)過程中匣缽盛裝的材料置于輥道窯中，材料在匣缽位置的差異會影響到燒結(jié)溫度，最終導(dǎo)致燒結(jié)的材料在不同匣缽位置性能不同。匣缽典型尺寸為300 ×300×100mm，匣缽容積小，燒結(jié)的效率低，局限性明顯。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的生產(chǎn)方法及連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：將鎳鈷錳氫氧化物先預(yù)熱后恒溫，再進(jìn)入通有氬氣的純化爐中恒溫純化；加入滲鋰池形成鎳鈷錳酸鋰，再進(jìn)入通有氬氣的霧化造粒器中造粒；通入氧氣氧化，再進(jìn)入旋風(fēng)分離器分離和收集，得到鎳鈷錳酸鋰顆粒；將鎳鈷錳酸鋰顆粒加入水中清洗攪拌，干燥，得到鎳鈷錳酸鋰正極材料。

作為一個優(yōu)選項，預(yù)熱溫度為850℃-950℃，停留時間為5h-10h；所述恒溫段螺桿每正轉(zhuǎn)10min后反轉(zhuǎn)5min-8min，轉(zhuǎn)速為 5r/min-10r/min。

作為一個優(yōu)選項，純化時氬氣濃度不低于99.98％，恒溫溫度為850℃-950℃。

作為一個優(yōu)選項，所述滲鋰池中持續(xù)有熔融單質(zhì)鋰，滲鋰池的溫度為850℃-950℃，鎳鈷錳氫氧化物的停留時間為3h-15h。

作為一個優(yōu)選項，所述霧化造粒器中氬氣濃度不低于99.95％，溫度800℃-900℃，顆粒停留時間為10s-20s；氧化前霧化造粒器中排空氬氣并通入濃度不低于99％的氧氣，氧化時溫度為750℃-850℃，鎳鈷錳酸鋰顆粒停留時間為10s-20s。

作為一個優(yōu)選項，清洗槽的固液比為1:2-1:10，攪拌轉(zhuǎn)速為 60r/min-300r/min，攪拌時長為20min-60min；通過干燥器干燥，干燥器內(nèi)溫度為105℃-120℃，鎳鈷錳酸鋰顆粒停留時間為30s-120s，送入所述干燥器的鎳鈷錳酸鋰溶液的pH＜9.5。

一種鎳鈷錳酸鋰正極材料的連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，依次包括預(yù)熱爐、純化爐、滲鋰池、霧化造粒器、氧化爐、旋風(fēng)分離器、緩沖罐、清洗槽、干燥器。