[發明專利]一種去除氫氧化物前驅體中硫含量的方法

在審

• 申請號: 202010716123.0
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111847529A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王娟;李世輝;高炯信;周恒;武啟明;劉茨梅;崔訓;毛艷鴿;邱天
• 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;衢州華海新能源科技有限公司;浙江華友浦項新能源材料有限公司
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種去除氫氧化物前驅體中硫含量的方法，針對目前前驅體除硫工藝消耗大量水資源的問題，通過改變漿料陳化的條件，直接升高漿料的pH，以達到控制產品中S雜質含量的目的，極大地減少了洗滌過程中的堿耗和水耗、減少廢水量，簡化洗滌步驟，達到降低成本、提高生產效率、減少廢水排放的效果。

技術領域

本發明涉及一種鋰電池正極材料前驅體除硫技術，特別是一種去除氫氧化物前驅體中硫含量的方法。

背景技術

隨著電動汽車市場的迅猛發展，動力鋰離子電池作為其核心部件之一受到行業的高度關注。由于雜質對電池的安全性能、電化學性能、循環壽命等存在不利影響，因此，用于動力鋰離子電池的正極材料在雜質控制方面的要求非常嚴苛。

前驅體是生產鋰離子電池正極材料的重要原材料，前驅體的雜質含量直接影響著正極材料的電化學性能。工業上前驅體主要通過濕法合成，以NiSO₄、CoSO₄、MnSO₄為混合鹽溶液、液堿為沉淀劑、氨水為絡合劑。合成的前驅體材料顆粒表面和顆粒內部含有大量的SO₄^2-，而殘留在前驅體中的SO₄^2-會在正極煅燒過程中進入正極材料中，影響正極材料性能，最終導致電池容量降低。

目前常規的前驅體除硫洗滌工藝是脫除母液→堿洗→水洗，即合成后的前驅體進行過濾，脫除母液后，再依次經液堿洗滌、熱純水洗滌，該工藝對前驅體表面吸附的SO₄^2-具有一定的效果，S含量通常可降至2000ppm以內，但步驟繁瑣、耗堿耗水量較大。制備1噸前驅體，堿洗消耗濃堿配水約6～7m³、水洗用水約為7～10m³；有時因合成參數的變化，導致前驅體中具有非常高的硫含量，為了進一步降低產品中的硫含量，以達到目標值，只能通過消耗大量的堿液、純水、時間進行洗滌，大大增加了制備成本和環境負擔。

中國專利CN107459069B公開了一種降低鎳鈷鋁前驅體硫含量的方法，將鎳鈷鋁前驅體脫除母液后轉移到洗滌釜中進行漿洗和水洗，再進行干燥，過篩，得到硫含量≤1000ppm鎳鈷鋁前驅體。但該流程與常規方法類似，同樣需要消耗較多的堿液和純水。

因此，急需開發一種更為有效的洗滌方法，控制產品中S含量滿足規格要求的同時，減少步驟，降低生產過程中的堿耗、水耗以及廢水排放量，達到降低成本、提高生產效率、減少廢水排放的效果。

發明內容

本發明針對目前前驅體除硫工藝消耗大量水資源的問題，通過改變漿料陳化的條件，直接升高漿料的pH，以達到控制產品中S雜質含量的目的，極大地減少了洗滌過程中的堿耗和水耗、減少廢水量，簡化洗滌步驟，達到降低成本、提高生產效率、減少廢水排放的效果。

本發明所采用的技術方案是：一種去除氫氧化物前驅體中硫含量的方法，其包括如下步驟：

①按照所需選用硫酸鎳、硫酸鈷、硫酸錳的混合鹽溶液與氫氧化鈉溶液、氨水并流加入反應釜中，制備得到前驅體漿料；

②通過反應釜設置的pH控制系統將漿料的pH值升高，并控制溫度、攪拌轉速，進行陳化；

③陳化結束后，將漿料轉移至洗滌裝置，采用純水進行洗滌，并控制水洗溫度、水洗時間；

④洗滌結束后，對漿料進行過濾獲得濾餅；

⑤將濾餅依次經過干燥、過篩、除鐵、包裝等步驟，即可獲得目標產品。

所述的一種去除氫氧化物前驅體中硫含量的方法，其步驟②中，漿料pH升高至10.35～13.00，控制溫度為50～90℃，且漿料中OH^-濃度始終為0.052～0.547mol/L。

所述的一種去除氫氧化物前驅體中硫含量的方法，其步驟②中，控制攪拌轉速為50～500rpm。