[發明專利]一種高球形度三元前驅體晶種的制備方法及使用該晶種制備高球形度三元前驅體的方法

有效

• 申請號: 202010109284.3
• 申請日: 2020-02-22
• 公開（公告）號: CN111196613B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 王娟;邱天;王宏剛;高炯信;向波;周勤儉
• 申請（專利權）人: 華友新能源科技（衢州）有限公司;浙江華友鈷業股份有限公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;C01G53/00;H01M4/525
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

1.一種高球形度三元前驅體晶種的制備方法，其特征在于，包括依次相連的晶種反應釜、微孔過濾管、蠕動泵、濃縮機、晶種收集槽；微孔過濾管置于晶種反應釜內部并穿過晶種反應釜釜壁通過管線與蠕動泵進口相連，蠕動泵出口與濃縮機進口相連，濃縮機出口與晶種收集槽頂部相連；晶種反應釜內部設有攪拌器、進料管、氮氣導管、液位計；攪拌器由晶種反應釜中心頂部伸入至反應釜底部；進料管一端與上游配料工序相接，另一端通過晶種反應釜頂部伸入至晶種反應釜底部；氮氣導管一端與氮氣總管相接，另一端通過晶種反應釜頂部伸入至晶種反應釜底部；液位計自晶種反應釜頂部伸入至晶種反應釜底部；步驟如下：

步驟1，按照所需高球形度三元前驅體晶種中鎳、鈷、錳的摩爾比例，選用鎳、鈷、錳可溶性鹽為原料與純水配制成金屬離子總濃度為1.0mol/L～2.5mol/L的混合鹽溶液；

步驟2，配制濃度為4.0mol/L～11.0mol/L的氫氧化鈉溶液；

步驟3，配制濃度為6.0mol/L～12.0mol/L的氨水作為絡合劑；

步驟4，打開晶種反應釜夾套進水及回水，并向晶種反應釜中通入氮氣進行氣氛保護，且在整個反應過程中保持氮氣保護；

步驟5，向晶種反應釜中加入純水至漫過底層攪拌槳，再加入一定量的步驟2配制的氫氧化鈉溶液和步驟3配制的氨水，形成反應開機的底液；

步驟6，向底液中加入一定量的不溶于底液的固體，不溶于底液的固體直徑始終大于微孔過濾管濾孔直徑，調整固含量在400～1000g/L；不溶于底液的固體包括但不限于氫氧化物微球、鋯微球、聚苯乙烯微球、氮化鈦微球、氮化硼微球、氮化鎢微球；

步驟7，開啟攪拌，將上述配置好的混合鹽溶液、氫氧化鈉溶液和氨水溶液并流加入晶種反應釜中進行反應，控制pH值為11.00～12.30、氨值為0.5～10.0g/L、溫度為45～70℃；

步驟8，按步驟7繼續進料至晶種反應釜內物料沒過微孔過濾管500～1000mm后，開啟閥V1、閥V2，開啟蠕動泵抽取漿液，同時啟動濃縮機進行物料濃縮，濃縮后的物料進入晶種收集槽、母液進入母液水處理工序；控制蠕動泵流量與晶種反應釜液位連鎖，使晶種反應釜液位維持在沒過微孔過濾管500～1000mm內，直至進料結束；

步驟9，進料結束后，依次關閉閥V1、閥V2、蠕動泵、濃縮機，晶種收集槽內的物料即為得到的高球形度三元前驅體晶種。

2.根據權利要求1所述的一種高球形度三元前驅體晶種的制備方法，其特征在于，微孔過濾管為可拆卸過濾管，微孔過濾管按所需晶種粒徑的大小選擇濾孔直徑為1.0～5.0μm的微孔過濾管。

3.根據權利要求1所述的一種高球形度三元前驅體晶種的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，鎳、鈷、錳的可溶性鹽為氯鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的一種高球形度三元前驅體晶種的制備方法，其特征在于，所述步驟5中，底液中pH值為11.0～12.3，氨濃度為0.5g/L～15.0g/L。

5.根據權利要求1所述的一種高球形度三元前驅體晶種的制備方法，其特征在于，不溶于底液的固體的直徑為3.0～300μm。

6.根據權利要求1所述的一種高球形度三元前驅體晶種的制備方法，其特征在于，微孔過濾管出口通過閥V3與壓力為0.20～0.30MPa的氮氣儲罐相連；閥V3與蠕動泵流量、閥V1、閥V2連鎖，當閥V1、閥V2全開時，蠕動泵流量變小，則立即關閉閥V1、閥V2，開啟閥V3持續0.5～1s，對微孔過濾管進行反吹，反吹結束，關閉閥V3，開啟閥V1、閥V2。

7.一種使用晶種制備高球形度三元前驅體的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，采用權利要求1所述制備方法制備高球形度三元前驅體晶種；

步驟2，按照所需高球形度三元前驅體中鎳、鈷、錳的摩爾比例，選用鎳、鈷、錳可溶性鹽為原料與純水配制成金屬離子總濃度為1.0mol/L～2.5mol/L的混合鹽溶液；

步驟3，配制濃度為4.0mol/L～11.0mol/L的氫氧化鈉溶液；

步驟4，配制濃度為6.0mol/L～12.0mol/L的氨水作為絡合劑；

步驟5，打開前驅體反應釜夾套進水及回水，并向前驅體反應釜中通入氮氣進行氣氛保護，且在整個反應過程中保持氮氣保護；

步驟6，向前驅體反應釜中加入純水至漫過底層攪拌槳，再加入一定量的步驟3配制的氫氧化鈉溶液和步驟4配制的氨水，形成pH值為10.50～12.00、氨值為0.5～15.0g/L、溫度為45～70℃的反應開機底液；

步驟7，根據所需物料量，向底液中加入步驟1制備得到的高球形度三元前驅體晶種；

步驟8，開啟攪拌，將上述配置好的混合鹽溶液、氫氧化鈉溶液和氨水溶液并流加入前驅體反應釜中進行反應，控制pH值為10.50～12.00、氨值為0.5～15.0g/L、溫度為45～70℃；

步驟9，當檢測到反應釜內物料的D50達到3.0μm～20.0μm時，停止進料，并繼續攪拌陳化1小時～2小時；

步驟10，將步驟9中陳化后的漿料加入到壓濾洗滌設備中進行洗滌壓濾后送至干燥工序，干燥完成后再依次經過篩、除磁后即得到高球形度三元前驅體。