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鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法

1128   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:宜賓光原鋰電材料有限公司  
2023-12-07 16:54:48
權(quán)利要求書: 1.一種鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,是將鎳鹽、鈷鹽配置成鎳鈷溶液,鋁鹽配制偏鋁酸鹽溶液,與底液、絡(luò)合劑和沉淀劑形成共沉淀反應(yīng)體系并進行共沉淀反應(yīng),制得鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體漿料,然后對漿料進行洗滌、脫水、干燥、過篩、除磁后得到鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體,其特征在于:是在共沉淀反應(yīng)體系中,加入添加劑進行共沉淀反應(yīng),所述的添加劑是鋅鹽及其水合物溶液、鎂鹽及其水合物溶液、錳鹽及其水合物溶液中一種或幾種的混合液,所述的混合溶液中,錳離子∶鋅離子∶鎂離子=a∶b∶1?a?b;其中a=0.3~

0.6,b=0.2~0.5,所述的添加劑的濃度為0.1~10g/L,添加劑帶入金屬質(zhì)量占前驅(qū)體總質(zhì)量的0.003%~0.01%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,其特征在于:所述添加劑和三元鹽溶液流量比0.5~5,三元鹽溶液固含量范圍60~120g/L。

3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,其特征在于:所述添加劑加入的流量是10~200L/h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,其特征在于:所述的前驅(qū)體的粒徑D50<6μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,其特征在于:所述的鋅鹽及其水合物溶液是選自硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅,乙酸鋅中的一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,其特征在于:所述的鎂鹽及其水合物溶液是選自硫酸鎂、氯化鎂、硝酸鎂中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,其特征在于:所述的錳鹽及其水合物溶液是選自硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、乙酸錳中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,其特征在于:所述的添加劑是鋅鹽溶液和錳鹽溶液的混合溶液,所述的鋅鹽是硫酸鋅,所述的錳鹽是硫酸錳,所述的混合溶液中錳離子與鋅離子摩爾百分比的比值為1~9。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法,其特征在于:所述的添加劑是鋅鹽溶液、錳鹽溶液和鎂鹽溶液的混合溶液,所述的鋅鹽是硫酸鎂、錳鹽是硫酸錳,鎂鹽是硫酸鎂。

說明書: 一種鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及一種三元前驅(qū)體的制備方法,尤其是涉及一種鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法。背景技術(shù)[0002] 鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體是制備三元鋰離子電池正極材料最重要的原材料,三元前驅(qū)體主要制備方法是將按照一定比例配制好的鎳鈷鹽溶液,偏鋁酸鹽溶液,一定濃度的沉淀劑和絡(luò)合劑同時加入反應(yīng)釜中進行共沉淀反應(yīng)。在制備過程中由于設(shè)備、工藝等條件的限制,在三元前驅(qū)體結(jié)晶和生長過程中,會存在多個小顆粒晶體聚結(jié)在一起的現(xiàn)象,制備出來的前驅(qū)體則是不規(guī)則的多晶團聚的三元前驅(qū)體,用這種形貌的三元前驅(qū)體燒結(jié)制備的正極材料,循環(huán)保持率較低,電池能量衰減,電池體積能量密度偏低;而球形度好的前驅(qū)體可以提高三元正極材料的振實、循環(huán)性能和倍率性能。[0003] 中國專利CN107640792A公開了一種高密實小粒徑鎳鈷錳氫氧化物及其制備方法,中國專利CN103253717B公開了一種小粒徑鎳鈷錳酸鋰前軀體的制備方法,均是通過調(diào)整反應(yīng)參數(shù)pH值和絡(luò)合劑含量,制得了分散性良好的小顆粒前驅(qū)體,球形度雖有改善,但仍然有顯著的團聚現(xiàn)象,在反應(yīng)初期這種團聚現(xiàn)象尤為嚴重。[0004] 中國專利CN108615868A公開了一種球形度高且表面致密低雜質(zhì)的鎳鈷錳三元材料前驅(qū)體及其制備方法和應(yīng)用。該發(fā)明通過共沉淀反應(yīng)方法,制備出粒度D50為10?15μm的前驅(qū)體產(chǎn)品球形度較好。但是大粒度前驅(qū)體產(chǎn)品在反應(yīng)釜內(nèi)的反應(yīng)時間較長,一般都具有良好的球形度,但是小顆粒三元前驅(qū)體的反應(yīng)時間較短,球形度較差,所以制備球形度好的小顆粒前驅(qū)體是本領(lǐng)域的難點。[0005] 中國專利CN110040790A公開了一種球形度好鎳鈷錳三元前驅(qū)體及其制備方法,通過添加硬質(zhì)微球,并在強烈攪拌作用下,來增加鎳鈷錳三元前驅(qū)體產(chǎn)品在生長過程中的碰撞頻率和碰撞次數(shù),來促使小顆粒鎳鈷錳三元前驅(qū)體在較短的生長時間內(nèi),就具有較高的球形度,反應(yīng)結(jié)束后利用自然沉降,將所述硬質(zhì)微球懸濁液與漿料分離,以此得到球形度好鎳鈷錳三元前驅(qū)體。但是需要將晶種和微粒進行分離,生產(chǎn)效率低,且制備的小粒徑前驅(qū)體,生長周期非常短,其生產(chǎn)實用性很低,提高生產(chǎn)實用性和生產(chǎn)效率是本領(lǐng)域的難點。[0006] 此外,中國專利CN111717938A公開了一種窄分布的小粒徑鎳鈷鋁氫氧化物及其制備方法,采用加入添加劑調(diào)節(jié)底液pH值的方法,來控制鋁元素單獨成核,解決了成核期間形成的氧化鋁絮狀沉淀的問題。但是不僅是成核期,在生長期也不斷有新的晶核生成,造成顆粒的團聚。[0007] 因此,如何找到一種生產(chǎn)效率高的制備具有較好球形度的小粒徑前驅(qū)體的方法,解決整個反應(yīng)期間絮狀沉淀物的生成和顆粒團聚的問題是本領(lǐng)域的的技術(shù)難點。發(fā)明內(nèi)容[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在鎳鈷鋁三元前驅(qū)體共沉淀體系中避免顆粒團聚現(xiàn)象發(fā)生,從而提供一種具有較好球形度的小粒徑前驅(qū)體的制備方法,該制備方法無需分離鎳鈷鋁以外的金屬,生產(chǎn)效率更高。[0009] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:[0010] 一種制備分子通式為NixCoyAl1?x?y(OH)2的鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的方法:是將鎳鹽、鈷鹽配置成鎳鈷鹽溶液,鋁鹽配制成偏鋁酸鹽溶液,與底液、絡(luò)合劑和沉淀劑形成共沉淀反應(yīng)體系并進行共沉淀反應(yīng),制得鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體漿料,然后對漿料進行洗滌、脫水、干燥、過篩、除磁后得到鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體,其特征在于是在共沉淀反應(yīng)體系中,加入添加劑進行共沉淀反應(yīng),所述的添加劑是鋅鹽及其水合物溶液、鎂鹽及其水合物溶液、錳鹽及其水合物溶液中一種或幾種的混合液,所述的添加劑的濃度為0.1~

10g/L,添加劑帶入金屬質(zhì)量占前驅(qū)體總質(zhì)量的0.003%~0.01%;添加劑能與絡(luò)合劑絡(luò)合或者能與氫氧根結(jié)合生成沉淀物質(zhì),并且能弱化顆粒間范德華作用能,使一次顆粒之間的邊界強度增強,而引入的添加劑只需要減緩鎳元素、鈷元素、鋁元素直接生成沉淀的速率,使之能與絡(luò)合劑充分絡(luò)合。添加劑加入過多,會對沉淀反應(yīng)體系影響較大,甚至造成前驅(qū)體三元金屬元素比例偏離設(shè)計值,此外添加劑引入的金屬雜質(zhì)過高最終還會影響鋰電池的循環(huán)性能和安全性能。因此將添加劑引入的各金屬含量在前驅(qū)體中的占比≤100ppm。

[0011] 該添加劑與其他鹽溶液、絡(luò)合劑、沉淀劑一起加入或者在反應(yīng)第n小時加入的,其中n≤20h。[0012] 其中所述添加劑和三元鹽溶液流量比0.5~5,三元鹽溶液固含量范圍60~120g/L,較好的是,所述添加劑加入的流量是10~200L/h;通過流量比的控制來控制添加劑中引入的金屬元素能有與絡(luò)合劑絡(luò)合或者能與氫氧根結(jié)合生成沉淀物質(zhì),有效減緩鎳元素、鈷元素、鋁元素直接生成沉淀的速率,使之能與絡(luò)合劑充分絡(luò)合。還能控制添加劑引入的金屬元素在前驅(qū)體產(chǎn)品中的占比在0.003%~0.01%。[0013] 通過該方法制備的前驅(qū)體的粒徑范圍為D50<6μm,所述的也稱中位徑或中值粒徑,是指累積分布百分數(shù)達到50%時對應(yīng)的粒徑值;在反應(yīng)初期,使反應(yīng)體系的成核速率較大,這樣集中產(chǎn)生大小相近,粒度較小的顆粒,然后降低成核速率,使生長速率>成核速率,減少新晶核的產(chǎn)生,反應(yīng)初期形成的顆粒隨著反應(yīng)進行繼續(xù)生長,直到粒度達到要求便停止反應(yīng)。[0014] 其中,所述的鋅鹽及其水合物溶液是選自硫酸鋅、氯化鋅、硝酸鋅,乙酸鋅中的一種;所述的鎂鹽及其水合物溶液是選自硫酸鎂、氯化鎂、硝酸鎂中的一種;所述的錳鹽及其水合物溶液是選自硫酸錳、氯化錳、硝酸錳、乙酸錳中的一種。[0015] 較好的方案是:所述的添加劑是鋅鹽溶液和錳鹽溶液的混合溶液,所述的鋅鹽是硫酸鋅,所述的錳鹽是硫酸錳,其中混合溶液中錳離子與鋅離子摩爾百分比的比值為1~9。[0016] 較好的方案還有:所述的添加劑是鋅鹽溶液和鎂鹽溶液的混合溶液,所述的鋅鹽是硫酸鋅,所述的鎂鹽是硫酸鎂,其中混合溶液中鎂離子與鋅離子摩爾百分比的比值為1~9。

[0017] 較好的方案還有:所述的添加劑是錳鹽溶液和鎂鹽溶液的混合溶液,所述的錳鹽是硫酸錳,所述的鎂鹽是硫酸鎂,其中混合液中鎂離子與錳離子摩爾百分比的比值為1~9。[0018] 最好的方案是:所述的添加劑是鋅鹽溶液、錳鹽溶液和鎂鹽溶液的混合溶液,所述的鋅鹽是硫酸鎂、錳鹽是硫酸錳,鎂鹽是硫酸鎂,其中混合溶液中,錳離子∶鋅離子∶鎂離子=a∶b∶1?a?b;其中a=0.3~0.6,b=0.2~0.5。[0019] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明創(chuàng)新地引入金屬鹽溶液的添加劑,該添加劑引入的金屬元素能與絡(luò)合劑絡(luò)合或者能與氫氧根結(jié)合生成沉淀物質(zhì),并且能弱化顆粒間范德華作用能,使一次顆粒之間的邊界強度增強,減少團聚,可以確保采用本發(fā)明制備的前驅(qū)體的粒徑范圍為D50<6μm;該添加劑選擇所帶入的金屬占比很少,添加劑帶入的金屬含量在最終在前驅(qū)體產(chǎn)品中占比≤100ppm,且不構(gòu)成前驅(qū)體組分,并且能起到改善球形度的效果,并且能減緩鎳元素、鈷元素、鋁元素直接生成沉淀的速率,使之能與絡(luò)合劑充分絡(luò)合,減緩絮狀沉淀物的產(chǎn)生,因為含量很小,所以在后續(xù)的工藝中無需分離添加劑帶入的金屬,生產(chǎn)效率得以提高,此外,添加劑帶入的金屬對前驅(qū)體產(chǎn)品性能幾乎無影響。附圖說明[0020] 圖1是無添加劑情況下的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖。[0021] 圖2是添加劑為硫酸錳溶液的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖。[0022] 圖3是添加劑為硫酸鋅溶液的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖。[0023] 圖4是添加劑為硫酸鎂溶液的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖。[0024] 圖5是添加劑為硫酸錳和硫酸鋅混合溶液的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖。[0025] 圖6是添加劑為硫酸錳和硫酸鎂混合溶液的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖。[0026] 圖7是添加劑為硫酸鋅和硫酸鎂混合溶液的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖。[0027] 圖8是添加劑為硫酸錳、硫酸鋅和硫酸鎂混合溶液的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖。具體實施方式[0028] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。[0029] 對比例:未加入添加劑案例[0030] 向反應(yīng)釜中加入純水并加熱至45~60℃,然后加入液堿將溶液pH調(diào)整為8~13,加入氨水溶液將底液調(diào)配為5~15g/L,反應(yīng)釜內(nèi)部攪拌槳葉以200~500r/min的轉(zhuǎn)速混合均勻,配制得到共沉淀反應(yīng)的底液;然后以200~800L/h的流量加入1.0~3.0mol/L鎳鈷鹽溶液、以50~300L/h的流量加入1.0~3.0mol/L偏鋁酸鈉溶液,以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為20~40%的液堿溶液、以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為10~20%的氨水溶液;在反應(yīng)前20小時以5000~10000L/h的流量通入純度99.99%的氮氣,20小時后以100~10000L/h的流量通入壓縮空氣;在反應(yīng)釜中發(fā)生50~80個小時的共沉淀反應(yīng)后,從反應(yīng)釜的出料口放出,得到固液混合的三元前驅(qū)體漿料,漿料通過洗滌雜質(zhì)、脫水、干燥、混料篩分、除鐵后得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的三元前驅(qū)體。

[0031] 本方法是未加入添加劑的制備前驅(qū)體的方法,所制備的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖見圖1,可以明顯看出,該前驅(qū)體的球形度不好,其中值粒徑范圍和金屬含量見表1,需要說明的是,表1中對比例含有的鎂和鋅是原料中的雜質(zhì)含量,不是添加劑引入的金屬含量。[0032] 實施案例1:添加劑采用單一的硫酸錳溶液。[0033] 向反應(yīng)釜中加入純水并加熱至45~60℃,然后加入液堿將溶液pH調(diào)整為8~13,加入氨水溶液將底液調(diào)配為5~15g/L,反應(yīng)釜內(nèi)部攪拌槳葉以200~500r/min的轉(zhuǎn)速混合均勻,配制得到共沉淀反應(yīng)的底液;然后以200~800L/h的流量加入1.0~3.0mol/L鎳鈷鹽溶液、以50~300L/h的流量加入1.0~3.0mol/L偏鋁酸鈉溶液,以10~200L/h的流量加入0.1~10g/L的硫酸錳溶液;以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為20~40%的液堿溶液、以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為10~20%的氨水溶液;在反應(yīng)前20小時以5000~10000L/h的流量通入純度99.99%的氮氣,20小時后以100~10000L/h的流量通入壓縮空氣;在反應(yīng)釜中發(fā)生50~80個小時的共沉淀反應(yīng)后,從反應(yīng)釜的出料口放出,得到固液混合的三元前驅(qū)體漿料,漿料通過洗滌雜質(zhì)、脫水、干燥、混料篩分、除鐵后得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的三元前驅(qū)體。

[0034] 本方法是加入單一的硫酸錳溶液作為添加劑制備前驅(qū)體的方法,所制備的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖見圖2,可以明顯看出,該前驅(qū)體的球形度比對比例稍好,其中值粒徑范圍和添加劑帶入的金屬含量見表1,其中帶入的錳金屬的含量為79.2ppm。[0035] 實施案例2:添加劑采用單一的硫酸鋅溶液。[0036] 向反應(yīng)釜中加入純水并加熱至45~60℃,然后加入液堿將溶液pH調(diào)整為8~13,加入氨水溶液將底液調(diào)配為5~15g/L,反應(yīng)釜內(nèi)部攪拌槳葉以200~500r/min的轉(zhuǎn)速混合均勻,配制得到共沉淀反應(yīng)的底液。然后以200~800L/h的流量加入1.0~3.0mol/L鎳鈷鹽溶液、以50~300L/h的流量加入1.0~3.0mol/L偏鋁酸鈉溶液,以10~200L/h的流量加入0.1~10g/L的硫酸鋅溶液,以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為20~40%的液堿溶液、以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為10~20%的氨水溶液。在反應(yīng)前20小時以5000~10000L/h的流量通入純度99.99%的氮氣,20小時后以100~10000L/h的流量通入壓縮空氣。在反應(yīng)釜中發(fā)生50~80個小時的共沉淀反應(yīng)后,從反應(yīng)釜的出料口放出。得到固液混合的三元前驅(qū)體漿料,漿料通過洗滌雜質(zhì)、脫水、干燥、混料篩分、除鐵后得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的三元前驅(qū)體。

[0037] 本方法是加入單一的硫酸鋅溶液作為添加劑制備前驅(qū)體的方法,所制備的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖見圖3,可以明顯看出,該前驅(qū)體的球形度比對比例稍好,其中值粒徑范圍和添加劑帶入的金屬含量見表1,其中帶入的鋅金屬的含量為82.3ppm。[0038] 實施案例3:添加劑采用單一的硫酸鎂溶液。[0039] 向反應(yīng)釜中加入純水并加熱至45~60℃,然后加入液堿將溶液pH調(diào)整為8~13,加入氨水溶液將底液調(diào)配為5~15g/L,反應(yīng)釜內(nèi)部攪拌槳葉以200~500r/min的轉(zhuǎn)速混合均勻,配制得到共沉淀反應(yīng)的底液,然后以200~800L/h的流量加入1.0~3.0mol/L鎳鈷鹽溶液、以50~300L/h的流量加入1.0~3.0mol/L偏鋁酸鈉溶液,以10~200L/h的流量加入0.1~10g/L的硫酸鎂溶液,以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為20~40%的液堿溶液、以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為10~20%的氨水溶液,在反應(yīng)前20小時以5000~10000L/h的流量通入純度99.99%的氮氣,20小時后以100~10000L/h的流量通入壓縮空氣。在反應(yīng)釜中發(fā)生50~80個小時的共沉淀反應(yīng)后,從反應(yīng)釜的出料口放出,得到固液混合的三元前驅(qū)體漿料,漿料通過洗滌雜質(zhì)、脫水、干燥、混料篩分、除鐵后得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的三元前驅(qū)體。

[0040] 本方法是加入單一的硫酸鎂溶液作為添加劑制備前驅(qū)體的方法,所制備的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖見圖4,可以明顯看出,該前驅(qū)體的球形度比對比例稍好,其中值粒徑范圍和添加劑帶入的金屬含量見表1,其中帶入的鎂金屬的含量為88.5ppm。[0041] 實施案例4:添加劑采用硫酸錳和硫酸鋅的混合溶液[0042] 向反應(yīng)釜中加入純水并加熱至45~60℃,然后加入液堿將溶液pH調(diào)整為8~13,加入氨水溶液將底液調(diào)配為5~15g/L,反應(yīng)釜內(nèi)部攪拌槳葉以200~500r/min的轉(zhuǎn)速混合均勻,配制得到共沉淀反應(yīng)的底液;然后以200~800L/h的流量加入1.0~3.0mol/L鎳鈷鹽溶液、以50~300L/h的流量加入1.0~3.0mol/L偏鋁酸鈉溶液,以10~200L/h的流量分別加入0.1~10g/L的濃度的硫酸錳溶液和濃度為0.1~10g/L的硫酸鋅溶液的混合溶液,以10~

50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為20~40%的液堿溶液、以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為10~20%的氨水溶液;在反應(yīng)前20小時以5000~10000L/h的流量通入純度99.99%的氮氣,20小時后以100~10000L/h的流量通入壓縮空氣。在反應(yīng)釜中發(fā)生50~80個小時的共沉淀反應(yīng)后,從反應(yīng)釜的出料口放出,得到固液混合的三元前驅(qū)體漿料,漿料通過洗滌雜質(zhì)、脫水、干燥、混料篩分、除鐵后得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的三元前驅(qū)體。

[0043] 本方法是加入硫酸錳和硫酸鋅的混合溶液作為添加劑制備前驅(qū)體的方法,所制備的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖見圖5,可以明顯看出,該前驅(qū)體的球形度比對比例及實施例1、2、3更好,其中值粒徑范圍和添加劑帶入的金屬含量見表1,其中帶入的錳金屬的含量為53.7ppm,帶入的鋅金屬含量為49.4ppm。[0044] 實施案例5:添加劑采用硫酸錳和硫酸鎂的混合溶液[0045] 向反應(yīng)釜中加入純水并加熱至45~60℃,然后加入液堿將溶液pH調(diào)整為8~13,加入氨水溶液將底液調(diào)配為5~15g/L,反應(yīng)釜內(nèi)部攪拌槳葉以200~500r/min的轉(zhuǎn)速混合均勻,配制得到共沉淀反應(yīng)的底液;然后以200~800L/h的流量加入1.0~3.0mol/L鎳鈷鹽溶液、以50~300L/h的流量加入1.0~3.0mol/L偏鋁酸鈉溶液,以10~200L/h的流量分別加入0.1~10g/L的濃度的硫酸錳溶液和濃度為0.1~10g/L的硫酸鎂溶液的混合溶液;以10~

50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為20~40%的液堿溶液、以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為10~20%的氨水溶液。在反應(yīng)前20小時以5000~10000L/h的流量通入純度99.99%的氮氣,20小時后以100~10000L/h的流量通入壓縮空氣。在反應(yīng)釜中發(fā)生50~80個小時的共沉淀反應(yīng)后,從反應(yīng)釜的出料口放出,得到固液混合的三元前驅(qū)體漿料,漿料通過洗滌雜質(zhì)、脫水、干燥、混料篩分、除鐵后得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的三元前驅(qū)體。

[0046] 本方法是加入硫酸錳和硫酸鎂的混合溶液作為添加劑制備前驅(qū)體的方法,所制備的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖見圖6,可以明顯看出,該前驅(qū)體的球形度比對比例及實施例1、2、3更好,其中值粒徑范圍和添加劑帶入的金屬含量見表1,其中帶入的錳金屬的含量為60.2ppm,帶入的鎂金屬含量為55.7ppm。[0047] 實施案例6:添加劑采用硫酸鎂和硫酸鋅的混合溶液[0048] 向反應(yīng)釜中加入純水并加熱至45~60℃,然后加入液堿將溶液pH調(diào)整為8~13,加入氨水溶液將底液調(diào)配為5~15g/L,反應(yīng)釜內(nèi)部攪拌槳葉以200~500r/min的轉(zhuǎn)速混合均勻,配制得到共沉淀反應(yīng)的底液;然后以200~800L/h的流量加入1.0~3.0mol/L鎳鈷鹽溶液、以50~300L/h的流量加入1.0~3.0mol/L偏鋁酸鈉溶液,以10~200L/h的流量分別加入0.1~10g/L的濃度的硫酸鎂溶液和濃度為0.1~10g/L的硫酸鋅溶液的混合溶液;以10~

50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為20~40%的液堿溶液、以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為10~20%的氨水溶液;在反應(yīng)前20小時以5000~10000L/h的流量通入純度99.99%的氮氣,20小時后以100~10000L/h的流量通入壓縮空氣。在反應(yīng)釜中發(fā)生50~80個小時的共沉淀反應(yīng)后,從反應(yīng)釜的出料口放出,得到固液混合的三元前驅(qū)體漿料,漿料通過洗滌雜質(zhì)、脫水、干燥、混料篩分、除鐵后得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的三元前驅(qū)體。

[0049] 本方法是加入硫酸鎂和硫酸鋅的混合溶液作為添加劑制備前驅(qū)體的方法,所制備的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖見圖7,可以明顯看出,該前驅(qū)體的球形度比對比例及實施例1、2、3更好,其中值粒徑范圍和添加劑帶入的金屬含量見表1,其中帶入的鋅金屬的含量為37.9ppm,帶入的鎂金屬含量為75.4ppm。[0050] 實施案例7:添加劑采用硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎂混合溶液[0051] 向反應(yīng)釜中加入純水并加熱至45~60℃,然后加入液堿將溶液pH調(diào)整為8~13,加入氨水溶液將底液調(diào)配為5~15g/L,反應(yīng)釜內(nèi)部攪拌槳葉以200~500r/min的轉(zhuǎn)速混合均勻,配制得到共沉淀反應(yīng)的底液;然后以200~800L/h的流量加入1.0~3.0mol/L鎳鈷鹽溶液、以50~300L/h的流量加入1.0~3.0mol/L偏鋁酸鈉溶液,以10~200L/h的流量分別加入濃度均為0.1~10g/L的硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎂的混合溶液;以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為20~40%的液堿溶液、以10~50L/h的流量加入質(zhì)量分數(shù)為10~20%的氨水溶液;在反應(yīng)前20小時以5000~10000L/h的流量通入純度99.99%的氮氣,20小時后以100~10000L/h的流量通入壓縮空氣,在反應(yīng)釜中發(fā)生50~80個小時的共沉淀反應(yīng)后,從反應(yīng)釜的出料口放出,得到固液混合的三元前驅(qū)體漿料,漿料通過洗滌雜質(zhì)、脫水、干燥、混料篩分、除鐵后得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的三元前驅(qū)體。

[0052] 本方法是加入硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎂的混合溶液作為添加劑制備前驅(qū)體的方法,所制備的氫氧化鎳鈷鋁三元前驅(qū)體電鏡圖見圖8,可以明顯看出,該前驅(qū)體的球形度比對比例及實施例1、2、3更好,其中值粒徑范圍和添加劑帶入的金屬含量見表1,其中帶入的鋅金屬的含量為56.8ppm,帶入的鎂金屬含量為35.6ppm,帶入的錳金屬含量為52.1ppm。[0053] 以上對比例和實施案例1~7制成的前驅(qū)體產(chǎn)品使用掃描電子顯微鏡拍攝電鏡圖片,使用馬爾文激光粒度儀檢測D50,使用ICP檢測添加劑引入的金屬含量。[0054] 從電鏡圖片可以看出:無添加劑情況制成的前驅(qū)體產(chǎn)品球形度不好;單一的硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎂作為添加劑的情況稍好;以下情況制成的前驅(qū)體球形度較好:添加劑為硫酸錳和硫酸鋅,添加劑為硫酸錳和硫酸鎂,添加劑為硫酸鋅和硫酸鎂,添加劑為硫酸錳、硫酸鋅和硫酸鎂。[0055] 表1:粒度D50和添加劑引入的金屬含量表[0056] 案例 D50/μm 錳/ppm 鎂/ppm 鋅/ppm對比例 3.32 / 4.5 2.7

實施例1 3.29 79.2 3.6 1.8

實施例2 3.26 1.6 2.5 82.3

實施例3 3.30 3.5 88.5 /

實施例4 3.28 53.7 5.3 49.4

實施例5 3.29 60.2 55.7 /

實施例6 3.31 / 75.4 37.9

實施例7 3.32 52.1 35.6 56.8



聲明:
“鎳鈷鋁氫氧化物三元前驅(qū)體的制備方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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